蚕豆PEBP基因家族的系统鉴定及VfTFL1a变异与确定性生长的表型关联研究

本研究针对蚕豆(Vicia faba L.)中调控植物生长和开花的关键PEBP基因家族展开全面分析，首次鉴定出11个VfPEBP基因，重点解析了VfTFL1a等位变异与确定性生长表型的关联。研究人员通过系统发育分析、基因结构解析和田间表型验证，揭示了PEBP家族在蚕豆中的进化特征和功能多样性，推翻了前人报道的分子标记有效性，为豆科作物株型改良提供了新见解。

　　

在豆科作物育种领域，植物株型的精准调控始终是提高产量的关键挑战。蚕豆作为全球重要的蛋白质作物，其无限生长习性导致的株型松散、成熟期不一致等问题严重制约机械化收获效率。虽然已知磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)基因家族通过FT(Flowering Locus T)和TFL1(Terminal Flower 1)的平衡调控植物分生组织命运，但蚕豆中这一基因家族的系统研究长期空白。

瑞典农业科学大学(Swedish University of Agricultural Sciences, SLU)的研究团队在《Scientific Reports》发表的重要研究，首次完成了蚕豆PEBP基因家族的全基因组鉴定。通过比较基因组学方法，研究人员从蚕豆、豌豆(Pisum sativum)和野豌豆(Vicia sativa)中系统鉴定了PEBP成员，结合分子进化分析和田间试验，揭示了VfTFL1a等位变异与确定性生长表型的复杂关系。

研究采用HMMER和BLASTP进行基因家族鉴定，构建最大似然法系统发育树，通过MEME分析保守结构域。对8个蚕豆品种(4个确定性/4个非确定性)进行VfTFL1a基因测序，并开展为期两年的田间试验，测定开花时间、株高等12个农艺性状。

PEBP基因家族在蚕豆中的鉴定与特征

研究鉴定出11个VfPEBP基因，包括6个VfFT、3个VfTFL1、1个VfBFT和1个VfMFT，显著多于拟南芥的6个成员。染色体定位显示这些基因不均匀分布在1S、5、6号染色体上，其中1S染色体聚集了6个成员。系统发育分析证实PEBP家族分为FT-like、TFL1-like和MFT-like三大亚家族，所有蚕豆PEBP蛋白均含有决定配体结合的关键DPDxP和GxHR基序。

TFL1基因的调控元件分析

对VfTFL1a/c的1500bp侧翼序列分析发现，约40%的顺式作用元件与光响应相关，包含保守的CCAAT盒等元件。比较基因组学揭示这些调控元件在豌豆和野豌豆中具有相似分布模式，暗示光周期可能通过这些元件调控TFL1表达。

VfTFL1a变异与生长习性关联

对8个品种的VfTFL1a编码区测序发现，虽然存在1-37个SNP/InDel变异，但先前报道的bp26位点SNP标记不能有效区分确定性品种。田间表型显示确定性品种开花延迟5-7天，但成熟期更集中(103-108天)，株高和产量略低于非确定性品种。

讨论与意义

该研究推翻了Avila等2006年提出的分子标记有效性，表明蚕豆确定性性状可能由多基因控制或远端调控元件决定。发现PEBP家族在蚕豆中的扩张(特别是FT-like亚家族)反映了豆科植物复杂的株型调控需求。研究为蚕豆株型改良提供了新靶点，强调需要进一步解析TFL1b/c的功能及FT-TFL1平衡机制。这些发现对发展适应北欧短生长季的早熟蚕豆品种具有重要实践价值。