谷子海藻糖合成基因家族(SiTPSs/SiTPPs)的低温胁迫响应机制解析与育种价值研究

来自中国的研究团队针对谷子(Setaria italica)低温胁迫响应机制这一科学问题，系统鉴定了10个SiTPS基因和10个SiTPP基因。通过多组学分析发现SiTPS3/4/6-8和SiTPP4/5含低温响应元件，WGCNA和单倍型分析揭示SiTPS1/9/10在低温适应中的关键作用，为谷子抗寒育种提供重要遗传资源。

　　

海藻糖(Trehalose)作为植物应对环境胁迫的"分子盾牌"，其生物合成关键酶——海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)和海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)的调控机制一直是植物抗逆研究的热点。这项研究首次在谷子(Setaria italica)基因组中挖掘出10个SiTPS和10个SiTPP基因，通过精巧的"基因考古"（系统发育分析）发现它们分别形成2个和3个亚家族。

研究团队像"分子侦探"般在这些基因启动子区发现了有趣的线索——SiTPS3/4/6-8和SiTPP4/5含有低温响应元件。基因复制分析则揭示了进化过程中的"备份策略"：SiTPS2/9、SiTPS3/8和SiTPS6/7三对复制基因。当研究人员用4°C低温"考验"这些基因时，发现它们展现出独特的时空表达模式，就像精心编排的"分子交响乐"。

通过构建蛋白质互作(PPI)网络，发现SiTPS和SiTPP蛋白间存在紧密的"分子握手"。更令人兴奋的是，WGCNA分析像"基因社交网络"般挖掘出与低温响应协同表达的关键候选基因。单倍型分析则暗示SiTPS1/9/10可能是谷子应对低温胁迫的"基因开关"。这些发现不仅填补了谷子海藻糖代谢途径研究的空白，更为培育"耐寒型"谷子品种提供了精准的分子靶标。