两种苜蓿（Medicago）物种中PEBP基因家族的比较分析，重点研究MsPEBP11和MtPEBP3在干旱和寒冷胁迫下的功能

《Plant and Soil》：Comparative analysis of the PEBP gene family in two Medicago species, focusing on function of MsPEBP11 and MtPEBP3 in response to drought and cold stresses

本研究系统鉴定了两种苜蓿PEBP基因家族成员，揭示其染色体分布、扩张机制及胁迫响应规律，并证实MsPEBP11通过调控抗氧化酶活性增强抗旱和耐寒能力，为分子育种提供理论依据。

　　

摘要

背景与目的

磷脂乙醇胺结合蛋白（PEBP）基因家族是调控植物生长、发育、光周期响应和非生物胁迫适应的关键因子。尽管其在高等植物中的抗胁迫功能已有充分研究，但PEBP家族成员在Medicago（紫花苜蓿）中的具体作用仍需通过实验验证。

方法

本研究通过全基因组分析系统地鉴定了两种Medicago物种中的PEBP基因家族成员，并对其非生物胁迫响应进行了研究。利用转录组学和RT-qPCR技术分析了它们在干旱和寒冷胁迫下的表达谱。通过GFP融合蛋白和共聚焦显微镜技术确定了MsPEBP11和MtPEBP3在植物原生质中的亚细胞定位。通过原核表达实验和胁迫耐受性测试初步验证了它们的抗胁迫作用。最后，构建了过表达MsPEBP11的转基因植物，并测量了与胁迫相关的生理指标，以阐明其潜在的细胞抗性机制。

结果

共鉴定出24个PEBP基因（M. sativa中11个，M. truncatula中13个），这些基因分布在8条染色体上。该基因家族的扩张主要由串联重复和片段重复驱动。启动子分析显示存在丰富的与胁迫相关的顺式元件，且大多数成员对干旱和寒冷有显著响应。位于细胞质中的MsPEBP11和MtPEBP3表现出最强的胁迫响应能力。值得注意的是，在原核和真核系统中，异源表达MsPEBP11可通过上调抗氧化酶活性来增强对干旱和极端温度的耐受性。

结论

这项系统的研究为阐明MsPEBP11介导的抗胁迫机制提供了分子基础，并确定了通过分子育种策略提高M. sativa和M. truncatula胁迫耐受性的潜在遗传靶点。