盐胁迫下草豌豆(Lathyrus sativus) MADS-box基因家族的全基因组鉴定、表征及表达分析

为解决草豌豆在干旱/半干旱地区种植面临的盐胁迫适应性问题，研究人员首次对该作物MADS-box基因家族进行全基因组分析，鉴定出46个LSMADS基因（31个Type I和15个Type II），通过RNA-seq和qPCR验证其盐胁迫响应机制，为抗逆育种提供关键靶点。

　　

在气候变化加剧的背景下，干旱和土壤盐渍化正严重威胁全球粮食安全。草豌豆（Lathyrus sativus）因其耐贫瘠、深根系特性，成为干旱地区的重要作物，但其分子机制研究滞后。尤其MADS-box基因家族——这类调控植物发育（如开花时间、 floral organ identity）和逆境响应（如盐胁迫）的关键转录因子，在草豌豆中尚未系统解析。来自Mohamed VI Polytechnic University等机构的研究团队在《BMC Genomics》发表论文，首次完成草豌豆MADS-box基因家族的全基因组挖掘，揭示了该家族在盐胁迫适应中的核心作用。

研究采用TBLASTN和HMMER算法从草豌豆基因组/转录组中筛选基因，通过AUGUSTUS预测基因结构，结合MEME分析保守基序。利用STRING构建蛋白互作网络，NCBI SRA数据库获取RNA-seq数据（SRP045652等4个实验），并通过qPCR验证盐胁迫（0-200 mM NaCl）下的基因表达。

结果部分核心发现：

1. 基因鉴定与系统发育：共鉴定46个LSMADS基因，分为Type I（M^α/M^β/M^γ）和Type II（MIKC^c/MIKC*），与苹果、拟南芥等比较显示进化保守性。
2. 基因结构特征：Type I基因多无内含子（26/31），而Type II基因含1-3个内含子；发现10个保守基序，包括DNA结合域MADS-box（Motif 1）。
3. 蛋白互作与功能预测：MIKC^c亚型（如LSMADS_R9/R12）形成密集互作网络，GO分析显示其参与 floral organ development和stress response。
4. 启动子顺式元件：76种潜在调控元件被鉴定，包括激素响应（ABRE、TCA）和胁迫响应元件（MBS、LTR）。
5. 表达模式验证：qPCR显示LSMADS_D13（M^γ）和LSMADS_D29（M^α）在200 mM NaCl下表达量激增57倍和27倍，MIKC*基因LSMADS_R7则在100 mM时响应峰值。

结论与意义：该研究填补了草豌豆MADS-box基因家族的研究空白，揭示LSMADS_D13等基因可能通过调控胁迫响应通路增强耐盐性。这些发现为分子设计育种提供了靶点，有望推动草豌豆在边际土地的规模化种植。未来需通过CRISPR/Cas9基因编辑等手段进一步验证基因功能。