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为解决甘蓝型油菜磷利用基因未知问题，研究人员开展相关基因鉴定分析，发现 285 个 PURs，意义重大。
在植物的生长发育过程中，磷元素扮演着至关重要的角色。它参与了能量代谢、光合作用等诸多关键生理过程，是植物不可或缺的大量营养元素之一。然而，土壤中磷的化学固定和缓慢扩散，使得植物常常面临磷缺乏的困境，这严重限制了农作物的产量。为了提高产量，人们大量使用磷肥，但这又引发了一系列的环境问题。因此，如何提高作物对磷的利用效率，成为了可持续农业发展的关键问题。
甘蓝型油菜（Brassica napus L.）作为一种重要的多倍体作物，其生长和产量对磷的供应十分敏感。但目前，关于甘蓝型油菜磷利用过程中的基因、基因网络以及分子调控机制，人们知之甚少。在这样的背景下，西南大学的研究人员开展了一项深入的研究，旨在揭示甘蓝型油菜磷利用相关基因（PURs）的奥秘。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上，为提高甘蓝型油菜的磷利用效率提供了重要的理论依据。
研究人员主要运用了生物信息学分析、基因表达分析和实验验证等关键技术方法。在生物信息学分析方面，通过 BLASTP 搜索等手段，在甘蓝型油菜、白菜（Brassica rapa）和甘蓝（Brassica oleracea）基因组中鉴定 PURs；利用相关软件预测基因的亚细胞定位、分析染色体定位和共线性关系等。基因表达分析则借助转录组数据，研究 PURs 在不同发育阶段和低磷胁迫下的表达模式。实验验证方面，通过 qRT-PCR 技术对候选基因的表达水平进行验证。
研究结果如下：
- PURs 的分布与进化：研究人员在甘蓝型油菜 ZS11 生态型基因组中鉴定出 285 个 PURs，分属于 5 个转录因子（TF）基因家族和 16 个结构基因家族。亚细胞定位分析表明，PURs 主要定位于细胞核和细胞膜。染色体定位分析发现，PURs 不均匀地分布在 19 条染色体上，且在 Cn亚基因组上的数量略多于 An亚基因组。通过对 35 个代表性植物物种的分析，发现 PURs 在植物界广泛存在，且从藻类到被子植物呈现出快速扩张的趋势。
- PURs 的共线性关系与进化机制：共线性分析显示，大部分甘蓝型油菜 PURs 与白菜和甘蓝的基因组存在共线性关系。全基因组加倍事件和小尺度复制事件（特别是片段复制）是甘蓝型油菜 PURs 扩张的主要驱动力。此外，研究还发现，更多的 PURs 从白菜继承而来，且白菜基因组背景在甘蓝型油菜的磷利用中愈发重要。
- PURs 的转录调控：对 PURs 上游启动子区域的分析预测出多种顺式作用调控元件（CREs）、潜在的 TF 结合位点和 microRNA（miRNA）靶位点。这表明 PURs 的表达受到多种因素的调控，包括激素响应、非生物胁迫响应等。
- PURs 的时空表达谱：转录组数据分析表明，大多数 PURs 在甘蓝型油菜的营养器官中优先表达，且约 76.42% 的重复基因对具有保守的表达模式。共表达分析确定了 10 个潜在的枢纽基因，这些基因在磷利用过程中可能发挥重要作用。
- PURs 对低磷胁迫的响应：低磷胁迫下，大部分 PURs 在根或叶组织中表现出可检测的转录水平，且许多基因的表达受到显著诱导。共表达分析再次鉴定出 10 个枢纽基因，且通过 qRT-PCR 验证了 4 个候选基因在不同甘蓝型油菜品种中的表达模式，发现它们与根系结构特征密切相关。
研究结论和讨论部分指出，小尺度复制事件在甘蓝型油菜 PURs 的扩张中发挥了重要作用，且参与低磷胁迫响应的 PURs 主要来源于小尺度复制事件。表达分析暗示了 PURs 在甘蓝型油菜应对低磷胁迫中的潜在功能，如 BnaPHT1.9 和 BnaPHT1.7 可能作为主要的磷酸盐转运体，BnaSPX6 和 BnaSPX7 可能是磷酸盐信号通路的调节成分。这些发现为进一步研究甘蓝型油菜磷利用的分子机制提供了重要线索，有助于通过分子育种手段提高甘蓝型油菜的磷利用效率，培育适应低磷环境的新品种，对可持续农业发展具有重要意义。
