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为探究 NF-YA 蛋白在 durum 小麦（Triticum turgidum ssp. durum）应对环境因子中的作用，研究人员通过全基因组分析鉴定并表征 TtNF-YA 家族成员。发现 12 个基因，其表达受多种胁迫诱导，部分基因在酵母中过表达可增强胁迫耐受性，为小麦抗逆遗传改良提供靶点。
在气候变化与环境胁迫日益严峻的当下，作物抗逆性改良成为农业研究的核心挑战之一。核因子 Y（Nuclear Factor Y，NF-Y）作为真核生物中广泛存在的转录因子复合体，在植物应对非生物胁迫及生长发育中扮演关键角色。然而， durum 小麦（Triticum turgidum ssp. durum）中 NF-YA 亚家族成员的功能及其对环境因子的响应机制尚不明晰。为填补这一研究空白，来自突尼斯斯法克斯生物技术中心、沙特国王哈立德大学等机构的研究人员开展了 durum 小麦 TtNF-YA 家族的系统性研究，相关成果发表在《Functional & Integrative Genomics》。
研究团队采用了一系列关键技术方法：通过 Ensembl Plants 数据库检索及 BLAST 工具鉴定 TtNF-YA 家族成员，利用 MEGA11 构建系统发育树分析进化关系，借助 MEME 工具挖掘保守基序，运用 TBtools 软件分析启动子区顺式调控元件，并通过 RT-qPCR 检测基因在不同组织及胁迫处理下的表达模式，最后利用酵母（Saccharomyces cerevisiae）异源表达系统验证基因的抗逆功能。
研究结果
基因鉴定与染色体定位
通过全基因组分析，在 durum 小麦中鉴定出 12 个 TtNF-YA 基因，分布于 8 条染色体上，编码蛋白均定位于细胞核。基因编码序列长度为 726-1206 bp，蛋白分子量 26.5-44.1 kDa，等电点（pI）7.13-10.05，均为亲水性蛋白，且不稳定指数（II）显示多数蛋白具有不稳定性。
系统发育与保守基序分析
系统发育树显示，TtNF-YA 蛋白与小麦（T. aestivum）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）等物种的 NF-YA 亚家族成员可分为 4 个进化组。保守基序分析表明，所有蛋白均含有基序 1 和基序 6，部分基序呈现特异性分布，如基序 7 仅存在于 TtNF-YA4A-1 和 TtNF-YA4B-1 中，揭示了功能分化的潜在机制。
启动子区顺式调控元件分析
在 TtNF-YA 基因启动子区（2000 bp 上游）鉴定到丰富的顺式调控元件，包括脱落酸（ABA）响应元件（ABRE）、干旱响应元件（DRE/MBS）、低温响应元件（LTR）及激素（乙烯、茉莉酸等）相关元件，表明其广泛参与胁迫响应与激素信号通路。
组织特异性与胁迫响应表达
RT-qPCR 结果显示，TtNF-YA 基因呈现显著的组织表达特异性，如 TtNF-YA5A-2 在根中高表达，TtNF-YA5B-1 在胚中优势表达。在非生物胁迫（盐、渗透、冷、热）及激素（ABA、MeJA）处理下，多数基因表达显著上调。其中，TtNF-YA2A-1 和 TtNF-YA2B-1 对聚乙二醇（PEG）胁迫响应最强，TtNF-YA4A 和 TtNF-YA4B-1 在盐胁迫下表达增幅最大，TtNF-YA5B-1 和 TtNF-YA6A-1 对外源 ABA 诱导最为敏感。
酵母异源表达验证抗逆功能
将 6 个胁迫响应显著的 TtNF-YA 基因（TtNF-YA2A-1、TtNF-YA2B-1、TtNF-YA4A 等）在酵母中过表达，结果显示转基因酵母在盐（2 M NaCl）、渗透（2 M 甘露醇）、高温（37℃）及低温（4℃）胁迫下的生长能力显著优于空载体对照，证实了这些基因在提升胁迫耐受性中的直接作用。
研究结论与意义
本研究首次系统解析了 durum 小麦 TtNF-YA 家族的结构、进化及胁迫响应特征，发现其成员在种子发育、器官分化及非生物胁迫应答中具有关键功能。启动子区顺式元件与表达模式的关联分析，揭示了 TtNF-YA 基因通过响应 ABA 等激素信号调控抗逆通路的机制。酵母功能验证实验为基因的实际应用提供了直接证据，表明靶向 TtNF-YA 基因可作为改良小麦抗逆性的有效策略。该研究不仅丰富了植物 NF-Y 家族的功能认知，更为作物抗逆遗传育种提供了重要靶点，对保障气候变化下的粮食安全具有重要意义。
