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为探究葫芦 TPS 基因功能，研究人员对其进行分析，发现 6 个基因，明确其特性及在胁迫下的表达变化，为相关研究奠基。
葫芦，这种在非洲和亚洲土生土长的植物，不仅是餐桌上的美味，还在园艺、手工艺等领域大显身手。它富含多种对人体有益的微量元素和植物化合物，果实形状多样，有的圆润可爱，有的修长苗条，不同形状决定了其不同的市场用途。此外，葫芦还是西瓜和甜瓜嫁接的优质砧木，能有效解决抗病性差的问题，还能提高产量、增强耐寒能力。
然而，植物在生长过程中总会面临各种挑战，高温、低温、盐胁迫和疾病等环境压力，时刻威胁着它们的生存。海藻糖（Tre）作为一种非还原性二糖，在植物应对这些压力时发挥着重要作用。它就像植物的 “保护盾”，能增强蛋白质和生物膜的稳定性，提高植物的抗氧化能力，维持细胞内活性氧（ROS）的动态平衡，保护光合作用器官，调节渗透调节剂，与植物激素共同抵御环境胁迫带来的伤害。
6 - 磷酸海藻糖合酶（TPS）则是海藻糖合成过程中的关键酶，其编码基因在植物抵抗环境压力方面至关重要。此前，许多植物中的 TPS 基因已被鉴定和分析，但葫芦中的 TPS 基因却一直未被探索。随着基因测序技术的不断进步，葫芦基因组的面纱逐渐被揭开，这为研究人员探索葫芦 TPS 基因提供了契机。
为了深入了解葫芦 TPS 基因的奥秘，聊城大学的研究人员开展了一系列研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为葫芦抗逆育种和基因工程改良提供了重要的理论依据。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是生物信息学方法，从葫芦基因组中鉴定 LsTPS 基因；二是利用在线工具和软件分析基因和蛋白质的各种特性，如 ExPASy 分析蛋白质理化性质、MEGA X 构建系统发育树等；三是进行 RNA 测序（RNA-seq）和定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR），研究基因在不同组织和胁迫条件下的表达情况。
研究结果如下：
- LsTPS 基因的鉴定与理化性质分析：研究人员通过 HMMER 模型在葫芦中成功鉴定出 6 个 LsTPS 基因，它们分别位于 6 条不同的染色体上，并被重新命名为 LsTPS1 - LsTPS6。这些基因编码的蛋白质分子量、等电点、不稳定指数等理化性质各不相同，且均为亲水蛋白。
- 进化关系、基因结构和基序分析：构建进化树发现，LsTPS 基因可分为两类，Class II 的外显子数量明显多于 Class I，这体现了它们的进化多样性。此外，还发现了 15 个保守基序，其中 13 个存在于所有 LsTPS 基因中。
- TPS 蛋白的系统发育分析：对 6 个物种的 TPS 蛋白构建系统发育树，结果显示 53 个 TPS 蛋白被分为两类。葫芦与双子叶植物的同源性更高，且 LsTPS、CsTPS 和 ClTPS 基因位于同一分支，表明葫芦科物种间的同源性较高。
- 顺式调控元件分析：在 LsTPS 基因启动子中鉴定出 32 个顺式调控元件，可分为 9 个响应组，其中多个与环境胁迫和植物激素响应相关，还有 19 个光响应元件。
- 三维结构和 GO 注释分析：分析 LsTPS 蛋白的三维结构，发现其包含 α- 螺旋、β- 折叠和跨膜螺旋。GO 富集分析表明，LsTPS 基因主要参与海藻糖合成和代谢过程，与酶活性密切相关。
- 共线性分析：在葫芦基因组中发现一对重复基因 LsTPS4 和 Lsi04G005310，并在葫芦与其他物种间鉴定出多对共线性基因对。所有同源 LsTPS 基因对的 Ka/Ks 比值均小于 1，表明它们经历了纯化选择。
- 不同组织中的表达模式分析：转录组分析显示，LsTPS 基因存在显著的组织特异性表达，LsTPS1/5 在所有组织中广泛表达，而 LsTPS4 在茎中表达较强。
- 胁迫响应基因的表达分析：结合转录组数据和 qPCR 数据发现，大多数 LsTPS 基因在不同胁迫下差异表达。如 LsTPS1 在热胁迫下显著下调，可能参与热胁迫相关基因表达调控网络；LsTPS3/5 在冷胁迫下显著上调；LsTPS4 在白粉病感染后表达显著增加，可能是应对白粉病的关键因子。
研究结论与讨论部分指出，本研究从全基因组角度对葫芦中的 6 个 LsTPS 基因进行了全面分析，明确了它们在染色体上的定位、理化性质、基因结构、保守基序、同源关系、顺式调控元件、GO 注释和表达模式等。这些基因在不同组织和胁迫条件下呈现出多样且特异的表达模式，为深入研究 TPS 蛋白在葫芦生长、抗逆和海藻糖代谢途径中的作用机制提供了重要参考。不过，要全面了解 LsTPS 基因的生物学功能，还需要进一步开展遗传研究。总之，该研究为植物 TPS 基因家族的研究提供了新的视角，也为葫芦的遗传改良和抗逆育种奠定了坚实基础。
