蒺藜苜蓿KCS基因家族全基因组分析揭示MsKCS5在非生物胁迫适应中的关键作用

本研究通过生物信息学分析在两种蒺藜苜蓿中鉴定出46个KCS基因，揭示其参与非生物胁迫响应的分子机制。研究人员发现MsKCS5能显著增强酵母胁迫耐受性，为作物角质蜡介导的抗逆遗传改良提供重要靶标。该研究整合多组学数据解析了KCS家族进化规律与胁迫调控网络，具有重要应用价值。

　　

β-酮脂酰-CoA合成酶(KCS)家族作为超长链脂肪酸(VLCFA)生物合成的限速酶，在植物表皮蜡质(cuticular wax)形成中扮演关键角色。这些疏水层不仅是防止水分流失和病原入侵的物理屏障，还参与胁迫信号传导。研究团队通过对蒺藜苜蓿(Medicago sativa)和截形苜蓿(M. truncatula)的全基因组扫描，鉴定出46个KCS基因（19个来自栽培苜蓿，27个来自模式苜蓿）。

基因共线性分析揭示了串联复制事件驱动KCS家族进化的分子轨迹。保守基序和外显子-内含子结构分析显示，系统发育亚组内存在显著的结构保守性，暗示旁系同源基因的功能协同性。启动子顺式元件(cis-element)分析发现大量胁迫响应和发育调控元件，与KCS基因的双重生理功能高度吻合。

转录组结合RT-qPCR验证表明，苜蓿KCS成员在干旱、盐碱和低温胁迫下呈现差异表达模式。通过烟草瞬时表达系统证实MsKCS5定位于质膜，与其参与胞外蜡质沉积的功能假说一致。酵母异源表达实验更发现MsKCS5能挽救胁迫敏感表型，验证了其在非生物胁迫响应中的保守功能。这项多组学研究不仅阐明了KCS基因的进化动力学，更为豆科作物抗逆分子育种提供了优质候选基因。