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为解决苜蓿杂交育种难题，兰州大学研究人员开展了苜蓿 MYB 基因家族在花粉发育中作用的研究。他们鉴定出 161 个 MsMYBs，分析其特征、表达模式等。该研究为苜蓿花粉发育研究及杂种优势利用提供依据。
在植物的奇妙世界里，苜蓿（Medicago sativa L.）可是一位 “大明星”，它是广泛种植的多年生豆科植物，不仅是动物们喜爱的优质牧草，还能改良土壤，为生态系统贡献自己的力量。在农业领域，利用杂种优势培育优良苜蓿品种，能大大提高产量和品质。但传统的机械去雄杂交方法，就像一场艰难的 “战役”，既耗费大量的时间和人力，成本还很高，而且会伤害植株，导致杂交品种产量下降，这可把育种专家们难住了。有没有更高效的办法呢？研究发现，挖掘调控花粉发育的基因、进行基因编辑以及利用雄性不育系，是利用苜蓿杂种优势的 “金钥匙”。
而 MYB 转录因子家族，在植物生长过程中，对花药发育和花粉形态的建立起着关键作用。就像建筑工地上的 “总指挥”，指挥着各个环节的有序进行。在许多植物中，都有它忙碌的身影，参与调节细胞分化、生长发育、应对各种压力等过程。在花粉发育这件事上，它也至关重要，不少 MYB 基因参与到绒毡层发育、花粉壁形成和花药开裂等关键步骤中。一旦这些过程出了问题，植物就可能出现雄性不育的情况。可是，在苜蓿这个重要的作物中，MYB 转录因子在花粉发育中的具体作用，却像被迷雾笼罩，鲜为人知。
为了揭开这层神秘的面纱，兰州大学的研究人员挺身而出。他们一头扎进实验室，开启了一场探索之旅。经过不懈努力，他们在苜蓿基因组中成功鉴定出 161 个 MsMYBs 基因。这可不是一个简单的数字，它背后藏着许多秘密。研究人员还发现，这些基因可以分成六类，而且都有自己独特的 “小脾气”，它们都亲水，喜欢待在细胞核里 “工作” 。
研究人员为了开展这项研究，运用了多种关键技术方法。首先，通过 BLASTp 同源搜索，结合数据库分析，从苜蓿基因组中筛选出 MsMYB 基因。接着，利用 MEGA11 等软件进行系统发育分析，构建进化树来探究基因间的亲缘关系。同时，使用 GeneStructure Display Server 可视化基因结构，借助 MEME 程序分析保守基序，运用 PlantCARE 预测启动子区顺式作用元件。在研究基因表达时，采用转录组测序和 qRT-PCR 技术 。
研究人员先仔细观察了苜蓿花药在不同发育阶段的模样。他们发现，随着花蕾一天天长大，花药也在悄悄发生变化。在显微镜下，他们看到绒毡层在特定阶段出现和消失，花粉粒从无到有，逐渐成熟。这个过程就像一场精心编排的舞蹈，每个阶段都有独特的 “舞步”。
对 MsMYBs 基因的深入分析，让研究人员有了更多惊喜的发现。在染色体定位上，这些基因分布在八条染色体上，不过分布并不均匀，染色体 7 上的 MsMYBs 基因最多，染色体 2 上最少。系统发育分析显示，MsMYB 基因家族形成了六个分支，而且和拟南芥的 MYB 基因在进化上有着紧密的联系。基因结构分析发现，大多数 MsMYB 基因的编码序列会被内含子打断，内含子数量和长度各不相同，UTR 区域的情况也不一样，这些差异可能会影响基因的功能。保守基序分析表明，同一分支的 MsMYB 蛋白有相似的基序排列，暗示它们可能有相似的功能。启动子区域分析找到了三类与花粉发育、激素响应、生长发育和胁迫响应相关的顺式作用元件，这些元件就像基因的 “开关”，控制着基因的表达。
基因复制分析发现，MsMYB 基因家族存在大量的片段复制事件，而且主要在纯化选择下进化，这说明有害的基因突变会被逐渐淘汰。通过与其他物种的共线性分析，研究人员发现苜蓿和红三叶（Trifolium pratense L.）的亲缘关系更近。
转录组测序是研究的重要环节。研究人员对不同发育阶段的花药进行转录组测序，发现随着花粉粒的成熟，基因表达发生了很大的变化。在 S10 阶段，与细胞壁重塑和脂质合成代谢相关的基因显著富集，这表明这个阶段是花粉粒成熟的关键时期。通过分析，他们还找到了 12 个在花粉发育过程中表达变化明显的 MsMYB 基因，这些基因在花药中高度表达，在其他组织中则很少表达。
为了进一步了解这些基因的功能，研究人员进行了亚细胞定位实验。结果发现，MsMYB49 和 MsMYB100 这两个基因定位在细胞核中，而且它们和拟南芥中参与花粉发育的 AtMYB35 和 AtMYB80 基因关系密切，不仅序列相似，三维结构也保守。
综合研究结果，研究人员得出了重要结论。他们成功鉴定出 161 个 MsMYBs 基因，详细分析了它们的基因组结构、遗传谱系、染色体定位等特征。还发现了 12 个花药特异性表达的 MsMYB 基因，它们在花粉发育的不同阶段发挥着不同的作用。有的可能参与绒毡层和四分体的发育与降解，有的则和花粉壁合成、花药开裂有关。
这项研究意义重大。它为深入了解苜蓿 MsMYBs 基因家族提供了全面的视角，让我们对这些基因在不同组织中的功能差异有了更清晰的认识。同时，也为苜蓿花粉发育的研究奠定了坚实的基础，这些 MsMYB 基因有望成为基因编辑培育雄性不育系的重要靶点，为苜蓿杂交育种开辟新的道路，助力农业生产迈向新的台阶。
