Cenchrus fungigraminus TCP基因家族全基因组鉴定及干旱与冷胁迫下的表达模式分析揭示其抗逆调控机制

本研究针对Cenchrus fungigraminus（巨菌草）TCP转录因子家族在非生物胁迫响应中的功能未知问题，通过全基因组鉴定、系统发育分析和表达模式解析，首次鉴定出40个CfuTCP基因，发现CfuTCP27/31在干旱胁迫中起正向调控作用，CfuTCP06可能负调控抗逆性。研究为禾本科植物抗逆分子育种提供了新靶点，对干旱地区生态修复和牧草改良具有重要意义。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱和低温胁迫已成为制约农业生产的重要环境因素。Cenchrus fungigraminus（巨菌草）作为兼具生态修复价值和高营养牧草特性的禾本科植物，虽表现出较强抗逆性，但其分子机制尚未阐明。TCP（Teosinte branched1/Cincinnata/Proliferating cell factor）转录因子家族作为植物特有的调控因子，已被证实参与生长发育和逆境响应，但在巨菌草中的系统研究仍属空白。

福建农林大学等机构的研究人员通过整合生物信息学和实验验证手段，在《BMC Genomics》发表研究，首次完成巨菌草TCP基因家族的全景解析。研究采用BLAST和HMM搜索鉴定家族成员，利用MEGA 7.0构建系统发育树，通过PlantCARE分析顺式作用元件，结合RNA-seq和qPCR验证表达模式。

基因组鉴定与分类
从巨菌草基因组中鉴定出40个CfuTCP基因，其编码蛋白含184-616个氨基酸，等电点4.87-11.36。系统发育分析将其分为Class I（PCF）和Class II（CIN、CYC/TB1）两大分支，其中PCF亚家族成员最多（18个）。

基因结构与进化特征
63%的CfuTCP为无内含子结构，10个保守基序分析显示motif 1为所有成员共有。染色体定位发现基因不均匀分布在13条染色体上，串联重复和片段复制事件推动家族扩张。Ka/Ks分析表明所有复制基因对均受纯化选择。

调控元件与功能预测
启动子区鉴定出1177个顺式作用元件，36.6%为光响应元件，27.3%与发育胁迫相关。GO分析显示CfuTCPs主要参与转录调控和代谢过程，KEGG富集于"昼夜节律"和"环境适应"通路。

胁迫响应表达模式
RNA-seq显示：干旱胁迫下CfuTCP27/29/31等12个基因在D7/D14显著上调；冷胁迫中CfuTCP40/03/27等13个基因在2h快速响应。qPCR验证CfuTCP27/31持续激活，而CfuTCP06表达受抑。

该研究首次绘制巨菌草TCP基因家族图谱，揭示CfuTCP27/31作为干旱正调控因子的关键作用，为解析禾本科植物抗逆机制提供新视角。发现的miR319靶向调控模块（如CfuTCP4/9/40）和胁迫响应元件，为分子设计育种提供了理论依据。研究对开发抗旱耐寒牧草品种、改善干旱地区生态环境具有重要应用价值。