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为解决干旱导致芸苔属作物减产问题，研究人员对芸苔属 6 个物种进行干旱胁迫实验，鉴定出 21 个 LEA4-5 基因，发现其在进化中经历片段复制。该研究有助于筛选耐旱品种，推动耐旱育种技术发展。
芸苔属（Brassica）作物在全球食用油生产中占据重要地位，长期以来被用于人类饮食、动物饲料和传统医药。然而，干旱造成的产量损失成为亟待解决的严重问题。就拿油菜籽来说，干旱胁迫会对种子发育、产量、品质、茎伸长、光合效率、发芽以及幼苗定植产生负面影响。
在本次研究中，研究人员对 6 种芸苔属植物，即埃塞俄比亚芥（Brassica carinata）、芥菜（Brassica juncea）、甘蓝（Brassica oleracea）、油菜（Brassica napus）、黑芥（Brassica nigra）和白菜（Brassica rapa）进行了干旱胁迫实验。人工诱导的干旱刺激了对干旱敏感的基因表达，比如胚胎发育晚期丰富蛋白 4 - 5 家族（LEA4-5）基因。
研究人员在 6 种芸苔属植物中全面鉴定出 21 个 LEA4-5 基因，并依据进化关系将这些基因分为 4 个独特的类别。通过对基因结构和基序的研究发现，每个类别中的 LEA4-5 基因（两个外显子、一个内含子）都有着相似的外显子 - 内含子结构和保守的基序模式。预测的 21 个 LEA4-5 蛋白长度在 133 到 163 之间，预测的分子量则分布在 13,372.67 至 16,779.43 kDa 之间。
共线性研究表明，LEA4-5 基因家族在进化历程中经历了片段复制。在 LEA4-5 基因的启动子区域，研究人员还识别出多个与胁迫相关的顺式作用元件，这意味着它们在赋予植物耐旱及应对其他非生物胁迫方面发挥着作用。而且，干旱胁迫下，油菜（Brassica napus）的 BnaLEA4-5 基因在不同发育组织中的表达谱发生了显著变化。
此外，为了研究 6 种芸苔属植物在发芽和幼苗阶段的耐旱相关指标，研究人员使用 5%、10% 和 15% 的聚乙二醇 6000（PEG 6000）处理模拟干旱，并设置了对照组进行重复实验。结果显示，随着 PEG 浓度的增加，各项形态学参数（发芽种子的数量和百分比，以及根和茎的长度、鲜重、干重、含水量、比率和活力指数）均有所下降。
这项研究揭示了基因在保护植物免受环境胁迫（尤其是干旱）危害方面的作用机制，有助于筛选出对干旱胁迫更具抗性的芸苔属植物品种，为培育耐旱品种和改进农业技术提供了重要依据。
