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为解决绿豆在温度胁迫下产量受影响的问题，研究人员开展了绿豆中 SBT 编码基因的研究。他们鉴定出 38 个 Vradi_SBT 基因，发现 Vradi_SBT1.9 在高低温胁迫下显著上调。该研究为绿豆抗逆育种提供了理论依据123。
在气候变化的大背景下，温度波动成为农业生产的一大挑战。绿豆作为重要的粮食作物，对温度较为敏感。适宜绿豆生长的温度范围在 30 - 40°C 之间，过低的温度会导致绿豆生长迟缓、落叶甚至成熟延迟；而过高的温度则会造成花粉败育、花朵掉落、叶片受损以及种子灌浆不足，最终导致产量大幅下降。因此，寻找具有热耐受性的绿豆品种资源，并深入了解其应对温度胁迫的分子机制，成为提高绿豆产量、保障粮食安全的关键所在。
为了解决这些问题，来自 Mahatma Gandhi Central University、Banda University of Agriculture and Technology、World Vegetable Centre 以及 ICAR - Indian Institute of Pulses Research 的研究人员，对绿豆中类枯草杆菌丝氨酸蛋白酶（Subtilisin - like serine proteases，SBT）编码基因展开了研究。研究结果表明，共鉴定出 38 个 Vradi_SBT 基因，这些基因在不同温度条件下的表达模式存在差异，其中 Vradi_SBT1.9 在高温和低温胁迫下均显著上调，这一发现为绿豆在温度胁迫下的适应机制提供了新的见解，对绿豆的遗传改良和抗逆育种具有重要意义。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：首先，通过隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）从绿豆基因组中筛选 SBT 候选基因；其次，利用系统发育分析、基因结构分析、结构域和基序分析等方法，对筛选出的基因进行特征描述；再者，借助实时荧光定量 PCR（qRT - PCR）技术，分析不同温度处理下相关基因的表达水平；最后，运用 STRING 软件构建蛋白质相互作用网络和共表达网络，探究基因的潜在功能。
研究结果如下：
- 开花行为：通过对热敏品种‘Shikha’和耐热野生品种 TCR - 20 进行不同温度处理，研究人员发现‘Shikha’在不同环境下首次开花时间为 34 - 38 天，而 TCR - 20 则在播种后 98 天才开始开花。‘Shikha’的平均花期为 28 - 36 天，总寿命为 65 - 75 天，且只有一次开花高峰期；TCR - 20 花期约 135 天，总寿命约 252 天，有三次开花高峰期。同时，较低和较高温度会导致‘Shikha’花朵掉落，而 TCR - 20 花朵掉落较少。
- Vradi_SBTs 的鉴定与特征：研究人员在绿豆基因组中成功鉴定出 38 个 SBT 蛋白序列（Vradi_SBT - 1 至 Vradi_SBT - 38）。这些蛋白的长度在 302（Vradi_SBT - 15）到 1539 个氨基酸（Vradi_SBT - 30）之间，编码序列（CDS）长度从 1626bp（Vradi_SBT2）到 19739bp（Vradi_SBT - 35）不等。亚细胞定位显示，大多数 Vradi_SBT 蛋白定位于叶绿体、细胞外和质膜，少数存在于线粒体中。
- 系统发育、外显子 - 内含子和基序分析：所有 SBTs 被分为六个不同的亚组，绿豆和蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中不存在第 VI 亚组。Vradi_SBTs 的外显子数量在 1 - 18 之间，其中 Vradi_SBT13 外显子最多。分析还发现，大多数 SBT 基因包含 peptidase S8_S53 超家族、PA 结构域和 prodomain peptidase inhibitor - I9 结构域，且不同亚组的成员具有相似的基序组成。
- 顺式作用元件：研究人员在 32 个 Vradi_SBT 基因中鉴定出 1252 个顺式作用元件，这些元件可分为组织特异性响应、应激响应、蛋白质结合响应和植物激素相关响应四类。其中，与植物激素相关的响应元件占比最多，尤其是茉莉酸、脱落酸和生长素响应元件。
- 染色体定位和共线性分析：38 个 Vradi_SBT 基因随机分布在 11 条染色体上，其中 7 号染色体上的基因最多，有 9 个。通过与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、蒺藜苜蓿和豇豆（Vigna unguiculata）的共线性分析发现，绿豆与豇豆的亲缘关系更近，与拟南芥的亲缘关系相对较远。
- Vradi_SBTs 的时空和温度依赖性表达谱：对 9 个代表不同结构域的 SBT 基因进行 qRT - PCR 分析，结果显示 Vradi_SBT - 1.3 在不同温度条件下均呈基础表达。在高温胁迫下，Vradi_SBT - 5.6、Vradi_SBT - 1.6 等多个基因在 TCR - 20 中显著上调，而在‘Shikha’中表达较低。在低温胁迫下，Vradi_SBT - 1.9 的表达量比对照增加了约 250 倍，Vradi_SBT - 5.6 在 TCR - 20 中也有 60 倍的上调。
- Vradi_SBT 1.9 的基因网络相互作用：通过 STRING 分析发现，约 10 个绿豆蛋白可能与 Vradi_SBT 1.9 相互作用，这些蛋白主要属于天冬氨酰蛋白酶和水解酶，它们之间的相互作用为研究 Vradi_SBT 基因在绿豆中的调控功能提供了参考信息。
研究结论和讨论部分指出，作物野生近缘种（Crop wild relatives，CWRs）是重要的基因库，具有较强的抗逆性。本研究首次对绿豆属中的 SBT 基因进行系统研究，发现绿豆中的 SBT 基因家族相对较小，可能在进化过程中丢失了一些基因。不同亚组的 SBT 基因在结构和功能上存在差异，Vradi_SBT1.9 在应对温度胁迫和调节花发育方面可能发挥重要作用。该研究为进一步探究绿豆在温度胁迫下的分子机制奠定了基础，有助于通过基因工程手段提高绿豆的抗逆性，对绿豆的遗传改良和农业生产具有重要的指导意义。
