吴翠翠（1）、陈登科（1,2）、兰刚（1）、夏芝（1）、李朋波（1）等作者（1. 山西农业大学棉花研究所；2. 山西农业大学农学院）在《生物技术通报》（Biotechnology Bulletin）2026年第42卷第4期发表了题为《花生转录因子AhHDZ70的生物信息学分析及耐盐耐旱性研究》的原创性研究论文。该研究聚焦植物逆境生物学领域，针对干旱和盐胁迫严重影响花生产量与品质的农业问题，首次系统解析了花生HD-ZIP II家族转录因子AhHDZ70的分子特性及其在非生物胁迫响应中的功能机制，为花生抗逆育种提供了重要基因资源。
学术背景
花生（Arachis hypogaea L.）是我国重要的油料作物，但约3,000万公顷盐碱地和干旱地的低利用率制约其产业发展。HD-ZIP（Homeodomain-Leucine Zipper，同源结构域-亮氨酸拉链）转录因子家族在植物生长发育和逆境响应中具有关键作用，但花生中该家族基因的功能研究尚属空白。课题组前期发现AhHDZ70（Ah12g074600.1）在盐旱胁迫下表达显著上调，本研究旨在揭示其分子机制与生物学功能。
研究方法与流程
研究分为六个核心环节：
1. 生物信息学分析
- 从花生数据库（PeanutBase）获取AhHDZ70基因组数据，利用ExPASy、SMART、GSDS等工具分析其理化性质、结构域、基因结构及启动子顺式元件。样本为四倍体栽培种Tifrunner全基因组数据。
- 创新性发现：启动子区含2个干旱诱导元件（MBS基序）、1个逆境响应元件（TC-rich repeats）和1个低温响应元件（LTR），暗示其多胁迫调控潜能。
表达模式解析
- 通过转录组（PRJNA291488、PRJNA248163）和RT-qPCR检测AhHDZ70在22个组织器官及盐（300 mmol/L NaCl）、干旱（30% PEG6000）、温度胁迫（4℃/37℃）下的表达谱。
- 实验样本：花生品种”青花6号”苗期至种子膨大期的根、茎、叶等器官，各处理设3次生物学重复。内参基因选用β-actin（Ah10g253500.1）。
亚细胞定位验证
- 构建AhHDZ70-GFP融合载体，通过农杆菌GV3101介导的烟草瞬时转化，使用激光共聚焦显微镜（Leica SP8）观察定位。
遗传转化与表型分析
- 克隆AhHDZ70全长CDS（978 bp）并构建过表达载体，转化拟南芥（Columbia-0），经卡那霉素筛选获得T3代纯合株系。
- 胁迫表型实验：设置150 mmol/L NaCl和PEG模拟盐旱胁迫，统计发芽率（n=10/株系）及根长（ImageJ测量）。
蛋白互作预测
- 通过STRING软件（置信阈值0.3）预测AhHDZ70互作蛋白网络，发现其可能与含HOX、HLH结构域的蛋白协同作用。
数据分析流程
- 进化树构建采用MEGA11.0（最大似然法，Bootstrap=1,000）；启动子分析使用PlantCARE；蛋白互作网络通过STRING可视化。
主要结果
分子特性
- AhHDZ70编码326个氨基酸，属不稳定亲水蛋白（不稳定指数69.78），含典型HD-ZIP II家族结构域：N端未知功能域（5-119 aa）、DNA结合域（HD, 154-216 aa）和二聚化域（LZ, 212-255 aa）。三级结构以无规则卷曲为主（77.3%）。
表达调控特征
- 组织特异性：种子中表达量最高（RT-qPCR验证为对照6.9倍），其次是叶片和膨大期果针。
- 胁迫响应：盐旱处理12 h表达达峰（6.9倍），高温3 h响应最快（5.5倍），低温3 h瞬时激活（5.4倍）。
功能验证
- 亚细胞定位证实AhHDZ70定位于细胞核。
- 转基因拟南芥在150 mmol/L NaCl和PEG下，发芽率较野生型（WT）提高20%-30%，根长增加15.2%-27.8%（p<0.01）。
结论与价值
本研究首次阐明AhHDZ70通过调控下游胁迫响应基因增强花生耐盐耐旱性，其机制可能涉及ABA信号通路和氧化还原平衡。科学价值在于拓展了对HD-ZIP II家族功能的认识，应用价值为分子设计育种提供了候选基因。
研究亮点
- 发现AhHDZ70具有多胁迫响应元件并验证其核定位特性；
- 建立花生HD-ZIP基因功能研究的标准化流程（生物信息学→表达分析→转基因验证）；
- 首次报道HD-ZIP II转录因子在花生抗逆中的正向调控作用。
其他发现
蛋白互作网络提示AhHDZ70可能通过HOX结构域与氧化还原相关蛋白（如含POX结构域蛋白）互作，这为解析其下游调控网络提供了新方向。