花生 RALF 基因家族研究：解锁生长与抗逆新奥秘

研究人员为探究花生 RALF 基因功能，开展相关研究，发现其在生长和铝胁迫响应中的作用，为花生育种奠基。

　　花生，作为全球重要的油料和经济作物，在农业经济中占据着举足轻重的地位。然而，它的生长却面临着诸多挑战，其中铝（Al）毒性和水分亏缺对花生的产量影响尤为显著。在植物的生长调控和应激反应中，快速碱化因子（RALFs）是一类重要的小肽激素，虽然它在多种陆地植物中已被识别，但在花生中，RALF 基因的功能却鲜为人知。为了填补这一知识空白，广西大学等研究机构的研究人员开展了花生 RALF 基因家族的相关研究，其成果发表在《BMC Plant Biology》上，为深入了解花生生长调控和抗逆机制奠定了基础。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先通过数据库检索获取拟南芥 RALF 基因序列，利用 BLAST 搜索在花生基因组中鉴定 AhRALF 基因；然后借助 MEGA 11.0.13 等软件对 RALF 基因进行系统发育分析；运用 TBtools 软件进行基因结构、染色体定位等分析；采用 RNA-seq 和定量实时 PCR（qRT-PCR）技术研究基因表达模式；通过构建载体转化烟草、酵母及拟南芥等进行功能验证。

研究结果如下：

• 花生 RALF 基因的鉴定与进化分析：研究人员通过两轮 BLAST 搜索，在花生基因组中成功鉴定出 24 个 AhRALF 基因。系统发育分析显示，这些基因可分为三个进化枝（clade），且 AhRALFs 与拟南芥 RALF 基因在进化上存在一定的亲缘关系。进一步分析发现，全基因组复制（WGD）或片段复制是 AhRALFs 基因家族扩张的主要驱动力，约 2500 万年前发生的这些复制事件，使得花生中出现了许多旁系同源基因对和基因簇12。
• 基因结构与保守基序分析：所有 AhRALF 基因均只含有一个外显子，无内含子。在保守基序方面，多数 AhRALFs 含有 RRXL 和 YISY 结构域，且所有成员都含有 C 末端 RGC₅NC 结构域。不过，进化枝 I 中的 AhRALFs 缺少 RRXL 结构域，这表明它们可能需要通过独立于 RRXL 的机制进行成熟加工34。
• 顺式作用元件分析：对 AhRALFs 基因启动子区域的顺式作用元件分析发现，与植物激素响应相关的元件广泛存在。其中，与脱落酸（ABA）响应相关的元件数量最多，此外还包括生长素、茉莉酸甲酯（MeJA）等激素响应元件，这暗示着 AhRALFs 可能在多种激素调控途径中发挥作用56。
• 基因表达模式分析：基于 RNA-seq 数据的研究表明，进化枝 I 中的 AhRALF 基因在 18 种检测组织及铝胁迫下均不表达；进化枝 II 中的 AhRALF1 和 AhRALF12，以及进化枝 III 中的 AhRALF8、AhRALF10、AhRALF15 和 AhRALF21 在多数组织中高表达。部分基因如 AhRALF11 和 AhRALF24 具有严格的组织特异性，仅在未成熟的芽和花中高表达。在铝胁迫下，多个基因的表达受到显著抑制，研究人员对这些铝响应基因进行了深入研究78。
• AhRALF1 的功能验证：AhRALF1 经研究被选定进行深入功能探究。通过构建 35S:AhRALF1-GFP 融合蛋白载体转化烟草叶片表皮细胞，以及利用酵母突变株 YTK12 进行实验，证实了 AhRALF1 具有分泌功能。体外实验表明，外源 AhRALF1 肽处理的拟南芥根相对伸长率仅为 27.69%，转基因拟南芥过表达 AhRALF1 后根长显著缩短，这表明 AhRALF1 对根生长具有抑制作用。在铝胁迫下，过表达 AhRALF1 的转基因拟南芥相对根伸长率高于野生型，且根损伤程度较轻；而花生中 AhRALF1 基因沉默植株对铝胁迫的耐受性降低，抗氧化酶活性改变，氧化损伤增加，这表明 AhRALF1 在调节花生对铝胁迫的耐受性中发挥着重要作用910。

研究结论和讨论部分指出，该研究全面分析了花生 AhRALF 基因家族，明确了其在花生生长发育和胁迫响应中的重要作用。AhRALF1 在调节花生对铝胁迫的耐受性方面表现突出，其作用机制可能与调节抗氧化酶活性、维持细胞内活性氧（ROS）平衡有关。然而，研究中也发现进化枝 I 中的 AhRALFs 具有一些特殊结构和表达模式，其功能仍有待进一步探索。此外，虽然研究揭示了 AhRALFs 与植物激素响应元件的关联，但它们在激素信号通路中的具体作用机制还需更多研究加以阐明。

总的来说，这项研究为花生的基础研究和育种实践提供了宝贵的信息，有助于科研人员进一步理解花生生长和抗逆的分子机制，为培育更具抗逆性的花生品种提供了理论依据，对推动花生产业的可持续发展具有重要意义。