广东
近日，中国热带农业科学院/热带生物技术研究所/热带作物生物育种全国重点实验室阙友雄和吴期滨团队在国际学术期刊《International Journal of Molecular Sciences》在线发表了题为“Evolution and Function of MADS-Box Transcription Factors in Plants”的研究综述。该文章深入分析了MADS-box转录因子家族在植物生长发育和环境适应中的关键作用，为植物科学研究和作物改良提供了宝贵的理论基础。
MADS-box是一类在植物中发挥关键调控作用的转录因子，参与了调控植物的生长发育、繁殖以及响应环境胁迫等多个重要生物学过程。本综述系统梳理了MADS-box转录因子的结构、进化关系和在响应生物和非生物胁迫中的角色，特别强调了MADS-box转录因子在作物改良，尤其是在甘蔗这一重要热带作物中的应用潜力。
首先，本文分析了MADS-box转录因子的结构特征（图1a,b,c）。该转录因子通过其MADS-box、K、C和I保守结构域介导DNA结合和蛋白质相互作用，调控基因表达。我们还追溯了MADS-box基因家族的进化历程（图1d），揭示了它们在植物和动物分化前的古老起源，以及在植物中的多样化和功能分化。
图1 MADS-box转录因子的结构及进化关系
进一步，论文详细讨论了MADS-box转录因子在植物生长发育中的关键作用（图2），特别是在花器官发育、开花时间调控、果实成熟等过程中的调控机制。这些转录因子通过直接或间接地调控下游基因的表达，影响植物的生殖生长和发育。
图2 MADS-box转录因子在植物生长发育中的功能
除此之外，该综述还强调了MADS-box转录因子在植物响应逆境胁迫，如干旱、盐胁迫、温度变化和生物胁迫中的作用（图3）。这些转录因子通过调节渗透保护剂基因的表达、参与激素信号传导、调节防御相关基因活性等机制，增强植物的逆境适应性。
图3 MADS-box转录因子在植物逆境胁迫中的响应机制
甘蔗（Saccharum spp.）是我国最重要的糖料作物，占食糖总产的90%以上。在我国食糖供应的安全保障中，甘蔗产业的稳定发展是极其重要的一环。本综述最后针对甘蔗这一重要的热带作物，提出了MADS-box转录因子在未来研究中的潜在价值。MADS-box转录因子在调控甘蔗的生长发育、提高其对逆境的适应性以及优化其生产效率方面可能发挥关键作用。课题组将聚焦甘蔗MADS-box基因鉴定和功能解析，以及在甘蔗生物育种中的应用。
中国热科院/生物所/热带作物生物育种全国重点实验室张子豪硕士为该论文的第一作者；中国热科院甘蔗中心主任/生物所/热带作物生物育种全国重点实验室/福建农林大学阙友雄研究员和中国热科院/生物所/热带作物生物育种全国重点实验室吴期滨副研究员为该论文的共同通讯作者。中国热科院/生物所/热带作物生物育种全国重点实验室赵婉莹助理研究员、张媛媛助理研究员、王东姣助理研究员、林佩霞硕士、王子洵硕士和杨晓东硕士；福建农林大学农学院邹文会博士以及福建农林大学艺术园林学院陈烨博士为本文做出了重要贡献。该研究得到中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队、热带作物生物育种全国重点实验室科研专项、国家自然科学基金、中央公益性科研院所基本科研业务费、国家重点研发计划以及国家糖料产业技术体系的资助。
https://doi.org/10.3390/ijms252413278
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