类型a
研究作者与发表信息
本研究的主要作者包括孙文俊（Wenjun Sun）、姚敏（Min Yao）、王震（Zhen Wang）和陈慧（Hui Chen），他们均来自四川农业大学生命科学学院。此外，还有来自南京农业大学、成都大学食品与生物工程学院等机构的研究人员参与了该研究。论文发表于《International Journal of Molecular Sciences》（国际分子科学杂志）2022年8月第23卷，文章编号为8480。
学术背景
土壤盐碱化是全球农业发展面临的重要问题之一，其对作物产量的限制日益严重。植物激素如生长素（auxin）在调控植物应对盐胁迫的过程中发挥着关键作用。然而，在耐盐性较强的藜麦（Chenopodium quinoa）中，生长素及其相关基因如何协同作用以提高植物耐盐性的机制尚未被充分揭示。本研究旨在通过探索生长素介导的CqEXPA50基因（藜麦α-扩展蛋白50）在盐胁迫中的作用，解析其与生长素信号通路基因的相互作用，从而为藜麦的耐盐性改良提供理论基础。
研究流程
本研究分为多个实验步骤，详细流程如下：
植物培养与盐胁迫处理
选取藜麦品种“青白藜1号”种子进行培养，使用Hoagland营养液，并设置不同浓度的NaCl（150 mM）模拟盐胁迫条件。为了研究外源生长素（IAA）的作用，设置了0 µM至15 µM的IAA浓度梯度，同时加入生长素抑制剂NPA（0 µM至10 µM）进行对比实验。每组处理包含20株藜麦幼苗，培养两周后测量根长和鲜重，确定最佳实验浓度。
光合色素含量测定
使用乙醇、丙酮和蒸馏水混合溶液提取藜麦叶片中的总叶绿素，并通过分光光度计在663 nm、645 nm和470 nm波长下分别检测叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。
活性氧（ROS）及抗氧化酶活性测定
测定了根部和叶片中的超氧阴离子（O2•−）、过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）含量，并分析了超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性变化。
CqEXPA50基因的功能验证
通过瞬时过表达技术将CqEXPA50基因转入藜麦中，观察其对植物耐盐性的影响。进一步通过双分子荧光互补（BiFC）实验验证CqEXPA50与其他基因的相互作用。
系统分析与基因家族鉴定
从藜麦基因组中鉴定出78个CqEXPANSIN基因、30个CqARF基因、41个CqAUX/IAA基因、18个CqGH3基因和109个CqSAUR基因，并构建最大似然树（ML Tree）分析其进化关系。同时，利用MEME工具分析这些基因的保守结构域和基序组成。
基因表达谱分析
通过实时定量PCR（qRT-PCR）技术检测不同处理条件下CqEXPA50及其他相关基因的表达水平，包括对照组、盐胁迫组、IAA处理组和NPA处理组。
亚细胞定位与双分子荧光互补实验
将CqEXPA50基因克隆到pCAMBIA1300载体中，通过农杆菌介导的瞬时转化技术将其转入烟草叶片中，观察其亚细胞定位。利用BiFC实验验证CqEXPA50与CqARF26、CqIAA2等基因的直接相互作用。
主要结果
1. 外源生长素缓解盐胁迫
研究发现，外源IAA能够显著促进藜麦幼苗在盐胁迫下的生长，表现为根长和鲜重的增加，同时提高了光合色素的积累量并降低了活性氧的积累。然而，当加入生长素抑制剂NPA后，这种缓解作用完全消失，表明IAA在藜麦耐盐性中的重要作用。
CqEXPA50基因的功能验证
CqEXPA50基因在盐胁迫下迅速上调表达，而在添加IAA后其表达下降，随后在加入NPA后又恢复高表达。通过瞬时过表达实验发现，CqEXPA50能够显著增强藜麦的耐盐性，具体表现为提高光合色素含量、维持抗氧化系统功能以及降低ROS水平。
CqEXPA50与其他基因的相互作用
BiFC实验结果表明，CqEXPA50能够与CqARF26、CqIAA2、CqGH3-14、CqSAUR30、CqHKT1等基因发生直接相互作用。进一步研究表明，这些基因的瞬时过表达也能够显著提高藜麦的耐盐性。
协同过表达的效果
同时瞬时过表达CqEXPA50与其互作基因（如CqARF26、CqIAA2等）能够进一步增强藜麦的耐盐性，表现为更高的根长、鲜重以及更低的ROS水平。
结论与意义
本研究首次揭示了CqEXPA50基因在藜麦耐盐性中的关键作用，并阐明了其通过与生长素信号通路基因（如CqARF26、CqIAA2等）及盐胁迫相关基因（如CqHKT1）的相互作用来调控植物耐盐性的机制。研究结果不仅为理解藜麦耐盐性的分子机制提供了新视角，还为培育耐盐性更强的作物品种奠定了理论基础。
研究亮点
1. 首次系统分析了藜麦CqEXPANSIN基因家族及其在盐胁迫中的作用。 2. 发现CqEXPA50基因在生长素介导的耐盐性调控中具有核心地位。 3. 利用BiFC技术验证了CqEXPA50与其他基因的直接相互作用，揭示了其调控网络。 4. 提出了通过协同过表达CqEXPA50及其互作基因增强藜麦耐盐性的新策略。
其他有价值内容
研究还提供了大量关于藜麦基因组的数据资源，包括CqARF、CqAUX/IAA、CqGH3和CqSAUR基因家族的鉴定与进化分析，这些数据为未来相关研究提供了重要参考。