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本研究的主要作者包括Faheem Tariq、Shuangshuang Zhao、Naveed Ahmad、Pingping Wang、Qun Shao、Changle Ma和Xianpeng Yang。他们分别来自中国山东师范大学生命科学学院植物逆境生物学重点实验室和山东省农业科学院作物与种质资源研究所（生物技术研究所）。该研究于2022年10月30日发表在《International Journal of Molecular Sciences》期刊上。
该研究的主要科学领域是植物分子生物学，特别是与植物抗逆性相关的基因功能研究。研究背景集中在超长链脂肪酸（Very-Long-Chain Fatty Acids, VLCFAs）在植物生长和逆境响应中的重要作用。VLCFAs是多种脂质（如三酰甘油、鞘脂、表皮蜡质和木栓质单体）的前体物质，在植物细胞生长、发育和逆境响应中发挥关键作用。然而，关于藜麦（Chenopodium quinoa）中VLCFAs生物合成的分子机制尚不清楚。因此，本研究的目的是鉴定和功能表征藜麦中的β-酮脂酰辅酶A合成酶（KCS）基因，并探究其在VLCFAs生物合成和盐胁迫耐受性中的作用。
基因鉴定与系统发育分析
研究首先通过生物信息学方法，在藜麦基因组中鉴定了33个KCS基因家族成员。利用拟南芥的21个KCS蛋白序列进行系统发育分析，将藜麦KCS基因分为7个亚家族。重点关注了与拟南芥AtKCS2和AtKCS20同源的两个基因CqKCS2A.1和CqKCS2B.1。
基因表达模式分析
通过RT-qPCR和半定量RT-PCR技术，分析了CqKCS2A.1和CqKCS2B.1在藜麦不同组织中的表达模式，并检测了盐胁迫下这两个基因的表达变化。结果显示，CqKCS2B.1在根组织中表达量最高，并且在盐胁迫下迅速被诱导表达。
亚细胞定位分析
为了确定CqKCS2B.1的亚细胞定位，研究将CqKCS2B.1与YFP荧光蛋白融合，并在烟草叶片中与内质网特异性标记共表达。通过共聚焦显微镜观察，证实CqKCS2B.1定位于内质网。
转基因拟南芥的构建与表型分析
研究将CqKCS2B.1基因在拟南芥中过表达，筛选出高表达转基因株系OE#5和OE#6。在正常条件下，转基因株系表现出更长的初生根和更多的侧根。通过RT-qPCR分析，发现与侧根发育相关的基因（如GH3.3和AUX1）在转基因株系中表达显著上调。
木栓质单体成分分析
通过气相色谱-火焰离子化检测（GC-FID）技术，分析了转基因拟南芥根中木栓质单体的化学成分。结果显示，转基因株系中C22-C24链长的VLCFAs及其衍生物的含量显著增加，表明CqKCS2B.1在C20到C24链长VLCFAs的延伸中起重要作用。
盐胁迫耐受性分析
研究通过种子萌发实验和幼苗生长实验，评估了转基因拟南芥在盐胁迫下的耐受性。结果表明，转基因株系在盐胁迫下的萌发率和存活率显著高于野生型。此外，转基因株系的丙二醛（MDA）含量较低，而过氧化物酶（POD）活性和脯氨酸含量较高，说明转基因株系在盐胁迫下具有更强的抗氧化能力。
基因表达与盐胁迫响应
CqKCS2B.1在盐胁迫下迅速被诱导表达，表明其在藜麦盐胁迫响应中起重要作用。
转基因拟南芥的表型变化
过表达CqKCS2B.1的拟南芥表现出更长的初生根和更多的侧根，这与侧根发育相关基因的上调表达一致。
木栓质单体成分的变化
转基因株系中C22-C24链长VLCFAs及其衍生物的含量显著增加，表明CqKCS2B.1在VLCFAs生物合成中起关键作用。
盐胁迫耐受性增强
转基因株系在盐胁迫下的萌发率、存活率以及抗氧化能力均显著高于野生型，表明CqKCS2B.1能够提高植物的盐胁迫耐受性。
本研究揭示了CqKCS2B.1在藜麦VLCFAs生物合成和盐胁迫耐受性中的重要作用。通过过表达CqKCS2B.1，能够显著增加植物中VLCFAs的含量，促进侧根发育，并增强植物的盐胁迫耐受性。这一发现为培育抗逆性强的藜麦品种提供了重要的候选基因，并为理解植物VLCFAs生物合成的分子机制提供了新的见解。
重要发现
CqKCS2B.1在盐胁迫下迅速被诱导表达，并通过调控VLCFAs的生物合成，显著提高植物的盐胁迫耐受性。
方法创新
研究结合了生物信息学、分子生物学和生理学实验，系统地分析了CqKCS2B.1的功能。
研究对象的特殊性
藜麦作为一种耐盐作物，其VLCFAs生物合成机制的研究为理解植物抗逆性提供了独特的视角。
该研究不仅具有重要的科学价值，还为农业育种提供了潜在的应用价值，特别是在培育耐盐作物方面具有重要意义。