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赵红梅（Hongmei Zhao）、曹华琦（Huaqi Cao）、张勉（Mian Zhang）、邓素芳（Sufang Deng）、李婷婷（Tingting Li）和邢淑萍（Shuping Xing）是本研究的主要作者，他们分别来自晋中学院生物科学与技术学院、山西大学生命科学学院以及山西大学应用生物研究所。该研究于2022年8月16日发表在《Genes》期刊上。

本研究属于植物分子生物学领域，主要关注藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）中的SPL基因家族。SPL基因编码一类植物特有的转录因子，在植物生长、发育和应激反应中起重要作用。然而，关于藜科植物中的SPL基因信息较少。藜麦是一种高营养价值的作物，因其种子富含必需氨基酸、矿物质和维生素而备受关注。此外，藜麦对干旱、盐分和低温等环境压力具有较高的耐受性。因此，研究藜麦中的SPL基因家族有助于理解其在植物生长、发育和抗逆性中的作用。

本研究包括以下步骤：首先，通过全基因组鉴定方法识别藜麦中的SPL基因家族成员，并进行染色体定位分析；其次，利用SMART和CDD工具确认每个序列是否包含SBP结构域；第三，预测这些基因的分子量和等电点，并进行亚细胞定位预测；第四，通过BLAST搜索鉴定藜麦中的mir156/7基因家族成员，并预测其二级结构；第五，通过MEGA11软件构建系统发育树，分析基因之间的进化关系；第六，使用GSDS 2.0工具分析基因的外显子-内含子结构，并通过MEME在线工具预测保守基序；第七，从藜麦数据库中检索3.0-kb启动子序列，使用PlantCARE软件和NEW PLACE数据库分析顺式调控序列；第八，提取RNA并进行qRT-PCR分析，验证基因表达模式；最后，进行统计分析，计算基因相对表达水平。

研究结果表明，藜麦基因组中共有23个SPL基因，这些基因不均匀地分布在12条染色体上。所有CqSPLs的SBP结构域中均存在两个锌指样结构和一个核定位信号，但CqSPL21/22除外。系统发育分析显示，这些基因被分为八个组（I-VIII），每组内的基因具有相似的外显子-内含子结构和基序组成。其中，13个CqSPLs是mir156/7的潜在靶标。此外，在藜麦基因组中预测到5个mir156编码位点和13个mir157编码位点，它们不均匀地分布在第1-4号染色体上。通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）在幼苗中确认了多个Cqu-mir156/7位点的表达。许多与光、胁迫和植物激素响应相关的顺式元件在CqSPLs的启动子区域被鉴定出来，表明CqSPL基因可能参与调控关键的发育过程和胁迫响应。表达分析揭示了CqSPLs在不同组织中的高度多样性表达模式，许多CqSPLs在叶片、花和种子中高表达，而在根中表达较低，表明CqSPLs在藜麦的发育和生长中发挥不同的作用。在盐处理下，23个CqSPL基因中有13个基因的表达发生变化（11个上调，2个下调）。在干旱胁迫下，23个CqSPL基因中有22个基因的表达发生变化（21个上调，1个下调）。在镉处理下，23个CqSPL基因中有14个基因的表达显著改变（3个上调，11个下调）。这些结果表明CqSPL基因参与了藜麦对盐/干旱和镉胁迫的响应。

本研究的结论是，藜麦基因组中鉴定了23个SPL基因，并将其分为8个组，具有相似的外显子-内含子结构和基序组成。其中，13个CqSPL基因是mir156/7的潜在靶标。共预测到18个mir156/7位点，并在幼苗和种子中进一步确认了这些基因的表达。在这些CqSPL基因的启动子区域鉴定了许多与光、激素和胁迫相关的顺式作用元件。CqSPL基因在不同组织中的多样表达模式及其对盐、干旱和镉胁迫的响应表明，这些基因在藜麦的生长、发育和胁迫响应中起重要作用。本研究的结果为CqSPL基因调控发育和生理过程的分子机制提供了新的见解，并为未来研究藜科植物中的SPL基因提供了信息。

本研究的亮点在于首次在藜麦中进行了全基因组规模的SPL基因家族鉴定和特征描述，详细分析了这些基因的染色体分布、结构、系统发育关系、保守基序、顺式作用元件和表达谱。此外，本研究还探讨了CqSPL基因在应对盐、干旱和镉胁迫中的潜在功能，为藜麦的抗逆性研究提供了重要线索。

除了上述主要内容，本研究还强调了SPL基因家族在植物生长、发育和胁迫响应中的广泛作用，特别是在藜麦这种高营养价值且抗逆性强的作物中的应用潜力。这些发现不仅丰富了我们对SPL基因家族的理解，也为未来的功能研究和育种工作奠定了基础。