棉花MSL基因家族进化分析与GhMSL2-3在耐盐性中的关键作用研究

《Plant Physiology and Biochemistry》：Analysis of the mechanosensitive channel of small conductance-like ( MSL) gene family in cotton and the role of GhMSL2-3 in response to salt tolerance in upland cotton

本文系统鉴定了棉花MscS-Like (MSL) 机械敏感离子通道基因家族，揭示了多倍化驱动的基因扩张现象。通过功能验证发现GhMSL2-3通过调控Na+稳态显著增强植物耐盐性，为棉花抗逆育种提供了新靶点。

　　

Highlight

多倍化驱动的扩张现象：在异源四倍体棉花（G. hirsutum 和 G. barbadense）中鉴定出28个MSL基因，数量是其二倍体祖先（G. arboreum 和 G. raimondii）的两倍，凸显了多倍化驱动的基因家族扩张。

系统进化分析

MSL基因被分为两个进化枝（Class I和II），其中Class II在四倍体棉花中经历了谱系特异性扩张。

结构特征分析

研究揭示了保守的基序、跨膜结构域和外显子-内含子结构，支持了不同类别之间的功能分化。启动子顺式元件分析鉴定出胁迫、激素和光响应元件，暗示MSL基因在胁迫适应中的功能。

表达模式分析

表达谱分析展示了组织特异性和胁迫诱导模式，其中GhMSL2-3、GhMSL3-1/2和GhMSL2-1/4在盐、干旱和温度胁迫下显著上调。

功能验证

通过异源过表达GhMSL2-3显著增强了拟南芥的耐盐性，而棉花中的病毒诱导基因沉默 (VIGS) 则损害了胁迫耐受性，这与Na⁺积累增加、鲜重和叶绿素含量降低相关。

讨论

本研究系统鉴定了棉花（Gossypium spp.）中的84个MSL基因，并重点分析了G. hirsutum中28个成员的进化关系、结构特征、表达谱和功能验证结果。这些系统进化见解为未来棉花MSL蛋白的分子和生物学研究奠定了基础。

Conclusion

本研究系统表征了四个棉花物种中的MSL基因家族，提供了多倍化可能驱动该家族扩张并促进功能分化的证据。进化分为两个枝、结构保守性和胁迫响应表达模式凸显了MSL基因在棉花中的适应意义。功能分析表明，GhMSL2-3通过调节离子稳态正向调节耐盐性。