橡胶蒲公英(Taraxacum kok-saghyz)磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族基因的全基因组鉴定与功能解析

本研究针对橡胶蒲公英(TKS)作为天然橡胶(NR)和菊粉生产植物的育种需求，首次系统鉴定了其磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)家族基因，发现TkFT1和TkFT2在开花调控中功能分化，为TKS分子育种提供了关键靶点。研究人员通过基因组分析、转基因验证和突变体表型研究，揭示了TkPEBP基因在开花诱导中的保守性与物种特异性，成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为TKS的工业化驯育奠定了理论基础。

　　

橡胶蒲公英的育种困境与突破契机
天然橡胶(NR)作为战略物资长期依赖巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)生产，但该作物易受病害且种植区域受限。橡胶蒲公英(Taraxacum kok-saghyz Rodin, TKS)因其根系能同时合成20%NR和40%菊粉的独特优势，被视为理想替代作物。然而冬季型TKS虽产量更高却需经历春化，而春季型开花过早导致生物量不足——这一矛盾核心在于开花时间调控机制不明。更棘手的是，TKS中调控开花的关键基因网络尚未解析，严重阻碍了分子育种进程。

海南大学的研究团队敏锐注意到，磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)家族在植物开花调控中扮演中枢角色。该家族成员如FLOWERING LOCUS T(FT)和TERMINAL FLOWER 1(TFL1)已被证实是调控植物从营养生长向生殖生长转换的"分子开关"。但在TKS中，这些基因是否具有相似功能？能否通过调控PEBP基因实现开花时间与橡胶产量的平衡？这些问题成为研究的关键突破口。

技术路线精要
研究采用多组学联用策略：基于Tk20基因组数据，通过BLASTP比对鉴定PEBP家族成员；利用qRT-PCR分析基因表达模式；构建过表达载体转化拟南芥和TKS；通过CRISPR-Cas9创制TKS突变体；采用表型组学分析开花时间与形态变化。所有实验材料均使用标准化的TKS种质资源库Tk20系。

系统性发现与功能验证
TKS基因组编码至少七个PEBP基因
全基因组扫描鉴定出TkFT1、TkFT2、TkTFL1、TkBFT1、TkBFT2、TkMFT1和TkMFT2七个成员，均含保守PEBP结构域。系统发育分析显示其分为FT-like、TFL1-like和MFT-like三个亚家族，与拟南芥PEBP家族高度同源。值得注意的是，TkFT1与TkFT2虽同属FT-like亚家族，但启动子区顺式作用元件存在显著差异，暗示功能分化可能。

TkPEBP基因呈现组织特异性表达
qRT-PCR揭示：TkFT1在叶片高表达，符合其作为"成花素"的潜在功能；TkTFL1在茎尖分生组织富集，与维持营养生长的经典角色一致；而TkMFT2在根中特异性表达，暗示其可能参与地下器官发育。光照和激素处理实验表明，TkPEBP基因响应光周期和赤霉素信号，为解释冬季型/春季型TKS表型差异提供了分子线索。

功能互补实验揭示基因功能保守性
在拟南芥ft-10突变体中异源表达TkFT1可部分挽救晚花表型，而TkFT2无此功能，首次证实TKS中FT-like基因的功能分化。更引人注目的是，TkMFT1过表达导致拟南芥轻微晚花，这与拟南芥MFT促进开花的报道相反，揭示了物种特异性调控机制。

TKS遗传转化体系验证基因功能
通过CRISPR-Cas9创制的Tkft1突变体开花显著延迟，而过表达株系则提前开花；与之对比，Tkft2突变体开花时间无变化。这一结果在TKS本体中确证了TkFT1的核心调控作用，同时表明TkFT2可能通过其他途径参与发育调控。

理论突破与实践意义
该研究首次绘制了TKS中PEBP家族的全景图谱，揭示了FT-like亚家族成员的功能分化规律。特别重要的是，发现TkFT1而非TkFT2是调控开花的关键因子，这一发现打破了同源基因功能冗余的常规认知，为精准调控TKS生殖转换提供了分子靶点。

在应用层面，研究建立的TKS遗传转化体系和基因编辑平台，为后续育种研究提供了技术支撑。研究提出的"通过调控TkFT1表达平衡开花时间与橡胶产量"的策略，有望解决冬季型TKS春化需求与春季型生物量不足的矛盾。此外，TkMFT在根系的高表达暗示其可能参与碳分配调控，这为同步提高NR和菊粉产量提供了新思路。

论文通讯作者Chaorong Tang团队强调，该研究不仅填补了TKS分子生物学研究的空白，更为重要的是，为开发适应不同气候带的TKS栽培品种奠定了理论基础。随着全球气候变化加剧和橡胶需求增长，这项关于PEBP家族的基础研究发现，或将助力TKS从野生植物蜕变为可持续的工业作物。