棉花WHIRLY基因家族全基因组鉴定揭示GhWHY1-D作为盐旱胁迫响应的负调控因子

【编辑推荐】来自国内的研究团队通过全基因组分析鉴定了棉花中12个WHIRLY(WHY)转录因子，系统揭示了其进化特征与功能分化。研究发现GhWHY1-D在盐旱胁迫下显著下调，基因沉默实验证实其通过调控抗氧化酶活性、ROS清除和渗透平衡负向调节胁迫耐受性，为抗逆棉花育种提供了新靶点。

　　

植物特有的WHIRLY(WHY)转录因子家族在维持细胞器基因组稳定性、发育调控和非生物胁迫响应中扮演关键角色。这项研究首次对四倍体棉花(Gossypium hirsutum)及其近缘种(G. barbadense、G. arboreum和G. raimondii)中的WHY基因家族展开系统性解析，鉴定出12个成员并揭示其进化轨迹与全基因组复制事件的关联。

通过构建系统发育树和基因结构分析，这些WHY蛋白被划分为WHY1-like和WHY2-like两大亚家族，各亚家族均保持高度保守的外显子-内含子结构和特征性基序组成。启动子顺式元件分析则暴露出有趣的调控差异：WHY1亚家族富含胁迫响应元件，而WHY2亚家族更倾向光响应元件。

表达谱分析捕捉到GhWHY1-D这个"叛逆分子"——它在盐分和干旱胁迫下表达量急剧下降。研究人员巧妙运用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术，发现敲低GhWHY1-D的棉花植株竟展现出超强抗逆性：抗氧化酶(SOD、POD)活性飙升，活性氧(ROS)积累减少，同时渗透调节物质脯氨酸含量显著增加。

三维结构建模和蛋白互作预测进一步佐证了WHY亚家族的功能分化。这些发现不仅绘制出棉花WHY基因家族的"族谱"，更鉴定出GhWHY1-D这个调控盐旱胁迫响应的"分子刹车"，为培育"抗逆型超级棉花"提供了精准的遗传操作靶点。