青藏高原，这片广袤而神秘的高原，以其独特的地理环境和极端的气候条件著称。在这片土地上，极低的温度、强烈的紫外线辐射以及干旱等恶劣环境并存，然而，这里却奇迹般地孕育着丰富多样的生物。羊茅属植物，作为青藏高原上的 “常客”，是禾本科的旱生特有高山属，包含两种生态差异明显的物种 —— 分布在海拔 3300 - 4500 米的长芒羊茅（O. thoroldii）和生长在海拔 2500 - 3400 米的青海羊茅（O. kokonoricus） 。它们不仅是优质的牧草资源，对维持高原生态平衡起着重要作用，还凭借强大的根系和出色的抗寒、抗旱、抗碱能力，在土壤稳定和固沙方面贡献卓越。
尽管近年来对高海拔物种适应极端环境的研究逐渐增多，但羊茅属植物究竟是如何在这样恶劣的环境中生存和进化的，仍然是一个未解之谜。转录因子（Transcription Factors，TFs）作为植物生长、发育和抵抗环境压力的关键调节因子，在植物应对环境变化的过程中扮演着重要角色。然而，目前对于 TFs 在羊茅属物种形成中的作用，科学界的了解还十分有限。为了填补这一知识空白，深入探究羊茅属植物适应极端环境的分子机制，来自青海师范大学和北京师范大学的研究人员展开了一项极具意义的研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
在这项研究中，研究人员主要运用了生物信息学分析和 RNA 测序（RNA-Seq）技术。他们从国家基因组数据中心下载了青海羊茅的 48,321 个蛋白质编码序列，通过与拟南芥 TF 家族保守结构域序列比对、BLASTP 搜索、NCBI 保守结构域数据库（CDD）扫描等一系列操作，鉴定出羊茅属中的 TF 基因。利用 RNA-Seq 技术分析长芒羊茅和青海羊茅的转录组数据，筛选出差异表达的 TFs（Differentially Expressed TFs，DETFs） 。
研究人员在羊茅属中鉴定出 52 个 TF 家族，共 2125 个成员。其中，bHLH 家族成员最多，有 264 个；HRT-like、LFY、S1Fa-like 和 STAT 家族成员最少，各仅有 2 个 。通过与拟南芥、狗尾草、野生稻、小麦和大麦的基因组对比发现，多数 TF 家族在这些物种间大小相似，但羊茅属中 B3、bZIP 等部分家族基因数量存在差异，不过这表明羊茅属的进化与 TF 家族成员数量并无必然联系。
通过构建系统发育树，研究人员对羊茅属和小麦的 10 个 TF 家族进行深入分析。在 AP2/ERF 家族中，发现一个新的亚家族 XI，可能与羊茅属适应特殊生长环境有关；bHLH 家族发现两个新亚家族 IIIg 和 XVI，但缺失 IIIf 亚家族；C2H2 家族也发现两个新亚家族 IIb 和 IIIb 。这些新亚家族的出现或缺失，暗示着基因功能的分化与创新，对羊茅属适应环境具有重要意义。
研究人员将 10 个 TF 家族定位到羊茅属的 20 条染色体上，发现其分布并不均匀，多数 TF 基因位于染色体末端。通过种内共线性分析，发现节段性重复是羊茅属基因家族扩张的主要机制，这在基因家族进化中发挥了关键作用。
利用公共 RNA-Seq 数据，研究人员对两个羊茅属物种中 TF 家族的表达模式进行研究，筛选出 19 个家族的 55 个 DETFs。对这些 DETFs 启动子区域的顺式作用元件分析发现，茉莉酸（Jasmonic Acid，JA）和脱落酸（Abscisic Acid，ABA）相关元件富集，表明这两种激素可能协同作用，增强羊茅属植物对非生物胁迫的响应，提高其抗逆性 。
这项研究首次对羊茅属的 TF 家族进行全面分析，为该属植物的研究提供了丰富的遗传资源，填补了相关领域的研究空白。研究结果有助于深入理解羊茅属植物适应极端环境的分子机制，为后续通过基因工程手段改良植物抗逆性提供了理论依据，在植物进化和农业生产领域具有重要的潜在应用价值。
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