山核桃bHLH转录因子家族鉴定及CibHLH141/CibHLH127在缺铁胁迫中的功能解析

本研究首次系统鉴定了山核桃(Carya illinoinensis)中164个bHLH转录因子家族成员，重点解析了CibHLH141和CibHLH127响应缺铁胁迫的分子机制。通过亚细胞定位、转录活性及转基因功能验证，证实二者通过核定位、激活下游基因表达并与CibHLH119互作参与铁稳态调控，为培育抗逆山核桃品种提供了理论依据。

　　

铁作为植物必需的微量元素，在光合作用、呼吸链电子传递等生理过程中扮演关键角色。然而在碱性土壤中，铁常以难溶性三价铁形式存在，导致植物出现缺铁性黄化。山核桃作为兼具生态价值和经济价值的木本植物，其缺铁适应性机制尚未阐明。bHLH（basic helix-loop-helix）作为植物第二大转录因子家族，在拟南芥、大豆等草本植物中已被证实参与铁稳态调控，但在木本植物中的研究仍属空白。

安徽省林业资源与培育重点实验室的研究团队在《Plant Science》发表的研究，首次完成了山核桃bHLH家族的全基因组鉴定，并深入解析了CibHLH141和CibHLH127在缺铁响应中的功能机制。研究人员采用生物信息学分析结合分子生物学实验，通过基因家族系统鉴定、启动子顺式元件预测、qPCR表达谱分析、亚细胞定位、转录激活域鉴定、烟草瞬时转化和拟南芥稳定转化等技术手段，揭示了这两个基因在铁胁迫应答中的核心作用。

Identification of the bHLH gene family in Carya illinoinensis
研究团队通过BLASTP比对和保守结构域分析，从山核桃基因组中鉴定出164个CibHLH成员，其编码蛋白均含有典型的bHLH结构域。系统进化分析将其划分为20个亚家族，同一亚家族成员具有相似的基因结构和保守基序。启动子分析发现多个成员含有响应非生物胁迫的顺式作用元件。

Identification of the CibHLH gene family
缺铁胁迫实验显示，CibHLH141和CibHLH127在叶片和根中显著上调表达。亚细胞定位证实二者均为核定位蛋白，转录活性实验表明其N端具有转录激活功能。转基因烟草和拟南芥实验证明，过表达这两个基因能显著增强植物对缺铁胁迫的耐受性。

Discussion
研究首次揭示CibHLH141和CibHLH127通过与CibHLH119形成蛋白互作复合体参与铁调控网络。这种互作模式与拟南芥中ILR3/bHLH105和PYE/AtbHLH47调控铁稳态的机制具有保守性，但山核桃作为木本植物展现出独特的调控特征。

Conclusion
该研究不仅填补了木本植物bHLH家族研究的空白，更为解析山核桃铁稳态调控网络提供了关键靶点。发现的CibHLH141和CibHLH127可作为分子标记用于抗逆品种选育，对解决山核桃在盐碱地的栽培障碍具有重要实践价值。研究结果为深入理解植物铁信号转导的物种特异性提供了新视角。