木豆遺傳多樣性及抗逆機(jī)制研究進(jìn)展

唐軍，王文強(qiáng)，丁西朋，馬向麗，畢玉芬，郭鳳根

摘? 要：木豆是世界第六大食用豆類，用途非常廣泛。木豆遺傳多樣性非常豐富，植物種質(zhì)資源特性與其抗逆性密切相關(guān)。本綜述重點(diǎn)介紹國(guó)內(nèi)外木豆種質(zhì)資源遺傳多樣性、抗逆生理生化指標(biāo)及機(jī)制研究進(jìn)展，同時(shí)對(duì)木豆產(chǎn)業(yè)化研究提出展望，為后期開(kāi)展木豆抗逆研究及抗逆育種提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：木豆;遺傳多樣性;抗逆;生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S541? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Review of Research in Genetic Diversity and Mechanism of Stress Resistance of Pigeonpea

TANG Jun1，2， WANG Wenqiang2， DING Xipeng1， MA Xiangli1， BI Yufen1， GUO Fenggen1*

1. College of Animal Science and Technology， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201， China; 2. Tropical Crops Genetic Resources Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement in Southern China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571737， China

Abstract： Pigeonpea （Cajanus cajan） is the sixth largest edible beans globally with extensive usages. The characteristics of pigeonpea germplasm resources are closely related to the stress resistance due to the rich genetic diversity. This paper summarized the research progresses on genetic diversity， physiological and biochemical indices and mechanisms of stress resistance of global pigeonpea studies order to provide references for the future researches on stress resistance and pigeonpea breeding. The industrialization prospects of pigeonpea are also proposed here.

Keywords： pigeonpea; genetic diversity; stress-resistance; physiology and biochemistry indices

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.10.007

木豆[Cajanus cajan （L.） Millsp.]為豆科木豆屬多年生常綠小灌木，株高1.5～3.0 m。木豆用途非常廣泛，嫩莖葉可用作動(dòng)物飼料，籽實(shí)可食用或藥用，木豆為世界第六大食用豆類，也是唯一的木本食用豆類[1-2]，還可用作水土保持和覆蓋作物。木豆主要產(chǎn)區(qū)在中國(guó)、印度、緬甸、肯尼亞、中美洲和西印度群島等國(guó)家或地區(qū)。全世界木豆種植面積約為480萬(wàn)hm2，92%分布于發(fā)展中國(guó)家，印度種植面積和總產(chǎn)量占絕大部分[3]。木豆屬共有32種，我國(guó)有7種及1個(gè)變種，木豆是唯一一個(gè)栽培種。我國(guó)木豆栽培面積較小，主要分布于長(zhǎng)江以南?。▍^(qū)），包括海南、廣西、云南、廣東、貴州、江西南部、四川干熱河谷等地[4]。木豆育種以引進(jìn)選育和雜交育種2種育種方法為主，雜種優(yōu)勢(shì)非常明顯，通過(guò)雜交育成了多個(gè)品種，并已成功推廣。自1974年發(fā)現(xiàn)木豆雄性不育株系以來(lái)，國(guó)際上不斷對(duì)木豆核雄性不育（genic male sterility， GMS）和核質(zhì)互作雄性不育（cytoplasmic-nucleic male sterility， CGMS）基因及其種質(zhì)資源進(jìn)行挖掘，并最終實(shí)現(xiàn)了木豆雜種優(yōu)勢(shì)的成功利用[5]。木豆育種體系較為完善，豆科作物雜種優(yōu)勢(shì)利用的研究成果已突顯豆科作物雜種優(yōu)勢(shì)利用的前景[6-7]。木豆的遺傳多樣性非常豐富，為培育抗逆性優(yōu)良品種奠定重要基礎(chǔ)。本綜述總結(jié)了木豆種質(zhì)資源遺傳多樣性、抗逆生理生化指標(biāo)及機(jī)制研究進(jìn)展，以期為木豆育種研究提供理論基礎(chǔ)。

1? 木豆的遺傳多樣性

近年來(lái)木豆遺傳多樣性研究取得重要進(jìn)展。本文總結(jié)了木豆農(nóng)藝學(xué)性狀標(biāo)記、生化標(biāo)記和分子標(biāo)記等方面的報(bào)道。

1.1? 農(nóng)藝性狀標(biāo)記

康智明等[8]開(kāi)展了10份木豆種質(zhì)資源的10個(gè)質(zhì)量性狀和18個(gè)數(shù)量性狀的遺傳多樣性研究，并對(duì)其農(nóng)藝性狀進(jìn)行了聚類分析，將其分為中莖稀疏型、中莖密生型和粗莖密生型3個(gè)類型。高桂娟等[9]對(duì)45份木豆種質(zhì)資源進(jìn)行物候期和形態(tài)性狀指標(biāo)的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)8個(gè)數(shù)量遺傳性狀的變異系數(shù)為3.73%～17.84%，花軸長(zhǎng)度與中央小葉寬、中央小葉葉長(zhǎng)、旗瓣大小相關(guān)性顯著（P<0.05），基于8個(gè)形態(tài)指標(biāo)的聚類分析將其劃分為3個(gè)類群。陳燕華等[10]對(duì)74份木豆的10個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主要品質(zhì)性狀相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)大部分田間農(nóng)藝性狀之間相關(guān)關(guān)系達(dá)極顯著水平，種子、葉片的不同品質(zhì)性狀之間多呈負(fù)相關(guān)，田間農(nóng)藝性狀的遺傳力、遺傳變異系數(shù)和遺傳進(jìn)度差異較大。

1.2? 同工酶和RAPD分子標(biāo)記

蔣慧萍等[11-12]通過(guò)形態(tài)標(biāo)記、過(guò)氧化物同工酶檢測(cè)、RAPD標(biāo)記對(duì)木豆品種進(jìn)行了遺傳分析，表明遺傳基礎(chǔ)比較狹窄，具有較近的親緣關(guān)系，各品種間的遺傳相似系數(shù)高。郭蓓等[13]對(duì)15個(gè)木豆種質(zhì)資源進(jìn)行了RAPD分析，27個(gè)多態(tài)性較高的隨機(jī)引物共擴(kuò)增出176條帶，其中多態(tài)帶為104條（占56.24%）。Kotresh等[14]運(yùn)用RAPD分子標(biāo)記技術(shù)標(biāo)記感病隱性木豆GSl植株與ICPL87119和ICP8863抗性植株雜交F2代木豆抗鐮刀菌相關(guān)基因，符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。

1.3? AFLP分子標(biāo)記

閆龍等[15-16]利用17對(duì)特異引物對(duì)139份栽培木豆種質(zhì)進(jìn)行了AFLP分子標(biāo)記，共擴(kuò)增出502條清晰可辨的帶，其中多態(tài)性帶為494條，UPGMA聚類圖分析將參試種質(zhì)分成8個(gè)組群。Ganapathy等[17]對(duì)木豆19栽培種和14個(gè)野生種進(jìn)行AFLP分子標(biāo)記，擴(kuò)增出561個(gè)片斷，其中558個(gè)片斷平均含有76.12個(gè)帶，33個(gè)種質(zhì)在相似系數(shù)為26%處歸為14個(gè)簇群。

1.4? SSR分子標(biāo)記

Burns等[18]通過(guò)SSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)10個(gè)樣品木豆的基因漂流及遺傳多樣性進(jìn)行了研究和系統(tǒng)評(píng)價(jià)。Odeny[19]等運(yùn)用19對(duì)引物對(duì)24個(gè)木豆材料進(jìn)行SSR分析，檢測(cè)到98個(gè)等位基因，平均每個(gè)標(biāo)記檢測(cè)到4.9個(gè)等位基因，每個(gè)SSR位點(diǎn)雜合度為0.17～0.80，且在野生木豆種質(zhì)發(fā)現(xiàn)91個(gè)等位基因。Aruna等[20]應(yīng)用SSR、AFLP、RFLP等3種分子標(biāo)記對(duì)42份木豆種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，表明野生木豆種質(zhì)多態(tài)性要比栽培種的多態(tài)性高，并將其歸類為4個(gè)族群。Khera等[21]通過(guò)分析木豆線粒體基因組序列鑒定出25個(gè)SSR標(biāo)記，其中24對(duì)SSR標(biāo)記擴(kuò)增了107個(gè)等位基因，每個(gè)位點(diǎn)平均有4.65個(gè)等位基因，多態(tài)信息含量范圍為0.09至0.84。Mahato等[22]提出了木豆‘Asha改進(jìn)版本基因組，組裝后大小為648.2 Mbp，預(yù)測(cè)了56 888個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因，其中54 286個(gè)（96.7%）在功能上被注釋，并鑒定了158 432個(gè)SSR基因位點(diǎn)。

1.5? QTL、SNP、EST分子標(biāo)記

Singh等[23]在木豆種質(zhì)利用PCR擴(kuò)增驗(yàn)證來(lái)自于木豆‘Arsha基因組測(cè)序獲得的大量的SSR標(biāo)記，其中437個(gè)SSR標(biāo)記具有高效的多態(tài)性。Saxena等[24]通過(guò)將CMS系（ICPA2039）與育性恢復(fù)系（ICPL87119）雜交開(kāi)發(fā)了一個(gè)F2群體，基因分型-測(cè)序（GBS）產(chǎn)生33 Gb數(shù)據(jù)，在映射群體中分離出2457個(gè)SNP，開(kāi)發(fā)了具有306個(gè)SNP的遺傳圖譜，總長(zhǎng)度為981.9 cM，主要QTL解釋了高達(dá)28.5%的表型變異。Kumawat等[25]利用自交系內(nèi)部特異性雜交的186個(gè)F2：3家系群體，構(gòu)建包含296個(gè)基因SNP和SSR標(biāo)記的密集分子連鎖圖，對(duì)應(yīng)木豆基因組的11個(gè)染色體，圖譜長(zhǎng)度為1520.22 cM，且F2：3家系的表型數(shù)據(jù)被用于鑒定13個(gè)農(nóng)藝性狀的13個(gè)QTLs，由單個(gè)QTL解釋的表型變異的比例為3.18%～51.4%，其中10個(gè)QTL聚集在2個(gè)基因組區(qū)域。Raju等[26]從4個(gè)對(duì)FW敏感的木豆基因型構(gòu)建了16個(gè)cDNA文庫(kù)，共生成9888個(gè)EST，并在GenBank的dbEST中開(kāi)展EST的聚類分析，得到4557個(gè)unigenes，其中697個(gè)contigs和3860個(gè)單核苷酸。

1.6? 轉(zhuǎn)錄組和全基因組

Nigam等[27]利用一個(gè)野生木豆（C. scarabaeoides）的芽和葉組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，在27 321個(gè)單基因中共鑒定出23 475個(gè)SSR標(biāo)記Dutta等[28]運(yùn)用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法，從2種木豆品種的葉、根、莖和未成熟種子制備了169.6萬(wàn)個(gè)片斷的cDNA文庫(kù)，組裝4324個(gè)轉(zhuǎn)錄組單基因重疊群，并確定了3771個(gè)基因SSR位點(diǎn)，其中2877個(gè)PCR引物設(shè)計(jì)用于標(biāo)記的開(kāi)發(fā)，發(fā)現(xiàn)二核苷酸是最常見(jiàn)的重復(fù)序列基序，頻率高達(dá)60.41%。Pazhamala等[29-30]利用Ellumina HiSeq2500從木豆品種‘Asha（ICPL87119）開(kāi)花期（花后0 d）、種子和莢膜壁（花后5、10、20、30 d）的胚囊中和種子發(fā)育過(guò)程中重要的種子特異轉(zhuǎn)錄因子、生物過(guò)程和相關(guān)途徑產(chǎn)生RNA-SEQ數(shù)據(jù)，分析后鑒定出27 441和28 793個(gè)各種表達(dá)基因。Gao等[31]通過(guò)木豆RNA-seq比較分析，發(fā)現(xiàn)11 425個(gè)基因在所有的時(shí)間點(diǎn)中存在差異表達(dá)。

Varshney等[32]開(kāi)展了292份包括品系、地方品種和野生種的木豆種質(zhì)的全基因組重測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)可能被馴化和培育目標(biāo)的基因組區(qū)域，且木豆農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)的候選基因與在其他植物基因具有序列相似性。Obala等[33]將30個(gè)序列變體轉(zhuǎn)換為裂解擴(kuò)增多態(tài)性序列（CAPS）/衍生裂解擴(kuò)增多態(tài)性序列（dCAPS）標(biāo)記，有17個(gè)標(biāo)記能將低和高SPC基因型木豆顯示出高水平的多態(tài)性，其中16種多態(tài)CAPS/dCAPS標(biāo)記在5529（高SPC）×ICP11605（低SPC）雜交F2群體上測(cè)定，有4個(gè)CAPS/dCAPS標(biāo)記共分離與SPC具有顯著性差異（P<0.05）。

2? 木豆的抗逆性研究進(jìn)展

植物抗逆性是植物應(yīng)對(duì)脅迫因素的主要方式，包括細(xì)胞各種調(diào)節(jié)物質(zhì)的產(chǎn)生以及比例分配，膜上各種脂質(zhì)和蛋白的變化，自由基清除劑、滲透壓調(diào)節(jié)物質(zhì)引起的滲透調(diào)節(jié)，植物葉片上氣孔的自動(dòng)關(guān)閉和細(xì)胞內(nèi)分泌的可直接應(yīng)對(duì)逆境傷害的蛋白質(zhì)以及各種抗逆性應(yīng)答[34]。

2.1? 木豆抗逆生理機(jī)制研究

2.1.1? 重金屬脅迫? 王潔[35]研究發(fā)現(xiàn)木豆在25 mg/L Pb+100 mg/L Cu處理下，株高、根長(zhǎng)較對(duì)照相比顯著下降，超氧化物歧化酶（SOD）的活性降到最低，丙二醛（MDA）的含量增加到最大，地上部和地下部GSH的含量均達(dá)到最低，所有處理中葉綠素a、電導(dǎo)率含量差異不顯著。王沿沿等[36]發(fā)現(xiàn)低濃度鋁處理（≤1 mmol/L）促進(jìn)木豆根系發(fā)育，根系活力升高，葉面積增加，凈光合速率（Pn）增大;高濃度鋁處理（>1 mmol/L）下木豆根系生長(zhǎng)受阻，根系活力、葉面積、Pn均較對(duì)照顯著降低。Garg等[37]發(fā)現(xiàn)砷（As+3）鹽處理過(guò)的木豆根中累積的總量顯著高于As+5處理過(guò)的，且易感型Pusa991高于耐受型Pusa2002，均降低了植物的生長(zhǎng)、根與生物量的比例以及氧化反應(yīng)，硅（Si）和接種叢枝菌根真菌（AM）能顯著減少對(duì)砷的吸收和由此產(chǎn)生的氧化反應(yīng)，AM更有效上調(diào)酶和非酶抗氧化防御反應(yīng)以及抗壞血酸-谷胱甘肽途徑。Garg等[38]研究了在鎳（Ni）脅迫下根瘤菌和叢枝菌根真菌的共生效率，AM生長(zhǎng)、固氮和尿素合成下降，并與根、根瘤對(duì)鎳的吸收量增加相關(guān)，且AM與腐胺（Put）的組合有利于通過(guò)阻止豆血紅蛋白降解來(lái)緩解鎳誘導(dǎo)的根瘤衰老和通過(guò)促進(jìn)海澡糖代謝來(lái)增加根結(jié)瘤的效率。

2.1.2? 低磷脅迫? 秦麗鳳等[39]發(fā)現(xiàn)低磷（1 μmol/L）使根尖內(nèi)及根尖分泌的酸性磷酸酶（APA）活性顯著增加，并且低磷誘導(dǎo)根尖內(nèi)APA活性增加早于根尖分泌的APA活性增加，第7天木豆根尖內(nèi)APA活性達(dá)到最高，根尖分泌的APA活性于第9天才達(dá)到最高，20 μmol/L鋁（Al）雖然使低磷脅迫下植株根尖內(nèi)的APA活性顯著降低，但根尖分泌的APA活性卻有所增加。Sidhu等[40]研究了52種地理上不同的木豆基因型對(duì)磷（P）吸收和利用的變化關(guān)系，主成分分析表明，根莖長(zhǎng)度、體積與根莖干重比例沒(méi)有密切關(guān)系，干重、面積、周長(zhǎng)和根酸性磷酸酶活性與40 kg/hm2磷含量高度相關(guān);通徑分析表明，在富含磷條件下對(duì)莖P含量、根P含量、葉面積和根面積均表現(xiàn)出正向直接作用。Sidhu等[41]發(fā)現(xiàn)在無(wú)添加條件下，木豆磷高效基因型表現(xiàn)出高的根長(zhǎng)、根面積、根周長(zhǎng)、根干重、葉片磷含量和根冠干重比，且在2種磷處理下基因型之間發(fā)現(xiàn)了根和芽的相關(guān)特征的顯著變化。

2.1.3? 干旱脅迫? 崔凱等[42-43]對(duì)木豆超干保存進(jìn)行研究，最佳方案為4.94%含水量+20% PEG回濕，超干保存中不同水分梯度和回濕方法種子的相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量、Pro含量、總糖含量、脂肪酸組分、SOD活性、POD活性和CAT活性與對(duì)照都有顯著差異。Huang等[44]發(fā)現(xiàn)在20% PEG-6000的干旱脅迫下，巖溶水培養(yǎng)下的木豆種子7 d的種子萌發(fā)率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)、生物量均大于外源水處理組，且?guī)r溶水培養(yǎng)下的木豆種子MDA、SOD活性均小于外源水組，而干旱脅迫時(shí)SOD活性顯著高于外源水組。姚娜等[45]采用不同濃度梯度的PEG-6000溶液對(duì)5種巖溶區(qū)常見(jiàn)灌木種子進(jìn)行了模擬干旱脅迫，研究發(fā)現(xiàn)5種灌木種子抗旱性木豆僅優(yōu)于多花木蘭。

2.1.4? 耐澇脅迫? Duhan等[46]研究水澇和鹽及其組合處理對(duì)4種基因型木豆的影響，發(fā)現(xiàn)澇漬和水澇+鹽度處理對(duì)植物影響嚴(yán)重，且對(duì)木豆生長(zhǎng)的后期影響更嚴(yán)重，鹽度（30 mmol/L NaCl）處理影響較小。Bansal等[47]發(fā)現(xiàn)內(nèi)澇降低了木豆碳交換率、電導(dǎo)率、細(xì)胞間CO2濃度和蒸騰速率，光合作用受到限制，淹水時(shí)氣孔和非氣孔成分、乙醇脫氫酶活性的增加和膜受損傷，葉綠素、淀粉含量降低。Kumutha[48]發(fā)現(xiàn)澇害導(dǎo)致可見(jiàn)葉片變黃和衰老，葉片面積減少，干物質(zhì)減少，相對(duì)含水量、葉綠素含量、根和葉片的膜穩(wěn)定性指數(shù)均降低，ROS的增加是通過(guò)NADPH氧化酶引起的。

2.1.5? 耐鹽脅迫? Sai等[49]研究發(fā)現(xiàn)木豆葉片上具有較高密度毛狀體的基因型受莢果蛀蟲(chóng)傷害，花、豆莢和種子中存在的蛋白質(zhì)、糖與蟲(chóng)害程度呈正相關(guān)性，而酚類與蟲(chóng)害損傷呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。Garg等[50]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫降低了植物生物量，增加了對(duì)根的負(fù)面影響，從而減少了菌根繁殖以及費(fèi)氏中華根瘤菌AR-4結(jié)瘤能力。鹽分通過(guò)增加二胺氧化酶（DAO）和減少精氨酸來(lái)減少結(jié)節(jié)中的脫羧酶（ADC）與鳥(niǎo)氨酸脫羧酶（ODC）活性，減少內(nèi)源性腐胺（Put）的產(chǎn)生，Put效應(yīng)和接種AM能減少兩個(gè)地下器官的對(duì)Na+吸收并改善了營(yíng)養(yǎng)狀況，尤其是P，且接種AM比Put更有效。

2.1.6? 低溫脅迫? 溫度對(duì)豆科植物具有最廣泛和最深遠(yuǎn)的影響。無(wú)論是高溫（熱應(yīng)激）還是低溫（冷應(yīng)力），都會(huì)對(duì)發(fā)育的各個(gè)階段的植物造成傷害，應(yīng)對(duì)不利的溫度，植物生物分子如應(yīng)激蛋白、酶和非酶抗氧化劑、有機(jī)滲透物和植物激素通常作為植物防御機(jī)制發(fā)揮重要作用[51]。陳超[52]研究了7種應(yīng)試灌木的抗寒性，試驗(yàn)表明木豆抗寒性較差。Gupta[53]將葉片和豆莢分離并在2種不同條件下于常溫（25 ℃）和高溫（45 ℃）下培養(yǎng)24 h，熒光動(dòng)力指數(shù)（J-I-P）參數(shù)表明高溫對(duì)光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞的影響大于光系統(tǒng)Ⅰ，并且在豆莢中的變化明顯大于葉片。

2.2? 木豆抗逆分子機(jī)制研究

2.2.1? 非生物脅迫的分子機(jī)制研究? （1）重金屬脅迫。木豆耐鋁機(jī)制得到深入的解析。董碧瑩[54]分析木豆金屬離子脅迫下檸檬酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)檸檬酸通道蛋白（MATE）基因組織特異性，發(fā)現(xiàn)在所有8個(gè)亞組的代表性基因中大部分基因具有組織特異性，在鋁、錳和鋅離子的脅迫處理下，木豆CcMATE34、CcMATE45基因均為上調(diào)，與檸檬酸合成相關(guān)的酶基因的表達(dá)均有所提高。Daspute等[55]發(fā)現(xiàn)木豆檸檬酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)檸檬酸通道蛋白（CcMATE1）的木豆對(duì)離子敏感基因（CcSTOP1）結(jié)合序列與擬南芥鋁刺激調(diào)控啟動(dòng)基因（AtALMT1）具有相似性，Al脅迫響應(yīng)性CcSTOP1和CcMATE1基因有助于在酸性土壤耐受性中的木豆生長(zhǎng)。Gao等[31]通過(guò)RNA-seq比較分析有13個(gè)類黃酮和酚類有關(guān)的基因是對(duì)鋁脅迫的反應(yīng)下降。冼蕓軒[56]發(fā)現(xiàn)Al脅迫下通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化后攜帶木豆CcMATEl基因的NtSTOPl突變體的煙草毛狀根根尖有機(jī)酸分泌量是對(duì)照組的4倍。

（2）干旱脅迫。喬光等[57-58]克隆木豆抗旱相關(guān)基因CcGST1、CcGDSL脂肪酶基因。Priyanka等[59]在木豆干旱脅迫下基因庫(kù)篩選得到木豆富含脯氨酸基因（CcHyPRP）在脅迫環(huán)境下表達(dá)量增加。Kumar等[60]構(gòu)建在聚乙二醇誘導(dǎo)的木豆幼根組織水分虧缺的抑制性消減雜交cDNA文庫(kù)，在300個(gè)隨機(jī)克隆測(cè)序發(fā)現(xiàn)了157個(gè)高質(zhì)量的EST，分析表明差異基因可能與水缺乏應(yīng)激誘導(dǎo)有關(guān)。Sinha等[61]對(duì)木豆292個(gè)基因型的全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)分析，鑒定10個(gè)干旱響應(yīng)候選基因，與137份木豆種質(zhì)關(guān)聯(lián)分析顯示5個(gè)候選基因與23個(gè)強(qiáng)標(biāo)記性狀關(guān)聯(lián)并影響7個(gè)干旱響應(yīng)性狀。

（3）鹽脅迫。Song[62]獲得了木豆120個(gè)糖基轉(zhuǎn)移酶家族（UGT）基因，CcUGT69基因在鹽和滲透脅迫下過(guò)表達(dá)，CcUGT110在低溫?fù)p傷中被上調(diào)，處理后葉中大多數(shù)基因被上調(diào)。Awana等[63]應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組對(duì)比分析木豆鹽敏感和耐鹽品種的根和莖組織，發(fā)現(xiàn)在表達(dá)高于或低于1.5倍及以上的82個(gè)差異表達(dá)蛋白質(zhì)（DEP），并鑒定25個(gè)DEP，KAAS分析發(fā)現(xiàn)主要與碳水化合物代謝相關(guān)，5個(gè)高于或低于3倍及以上變化的基因與在轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá)中顯示出一致性;通過(guò)根和芽轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)25個(gè)差異表達(dá)的鹽反應(yīng)基因，其中7個(gè)大于或低于5倍及以上變化的基因具有不同生物學(xué)功能。Singh等[64]鑒定了木豆中94個(gè)WRKY轉(zhuǎn)錄因子基因，并分析了野生型木豆中CcWRKY27、CcWRKY80、CcWRKY32等基因在干旱和鹽不同處理后不同組織中的表達(dá)。Song等[65]在NaCl脅迫下，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)木豆類鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶B亞基（CBL）家族中CcCBL4植株中的葉綠素、相對(duì)水分、脯氨酸和可溶性糖顯著高于CK，過(guò)表達(dá)體次生代謝物對(duì)香豆酸是CK的1.4倍。Awana等[66]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫木豆類親環(huán)蛋白（CcCYP）基因在根中被上調(diào)，而低溫和干旱調(diào)控蛋白基因（CcCDR）在耐鹽基因型的芽中被上調(diào)，表達(dá)上調(diào)2.6倍，編碼區(qū)的甲基化增加了6.8%，表達(dá)水平增加了22%。

（4）低溫脅迫。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)在木豆耐寒性研究上報(bào)道較少。Priyanka等[60]在木豆干旱脅迫下基因庫(kù)篩選得到木豆富含脯氨酸基因（CcHyPRP），并在低溫脅迫環(huán)境下表達(dá)量增加。Song等[65]對(duì)木豆在響應(yīng)4 ℃、42 ℃脅迫后，發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)類鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶B亞基CcCBL4植株中的葉綠素、相對(duì)水分、脯氨酸和可溶性糖顯著高于空載體CK，過(guò)表達(dá)體次生代謝物對(duì)香豆酸是CK植物的1.4倍。木豆低溫和干旱調(diào)控蛋白（CcCDR）基因在轉(zhuǎn)基因水稻中表現(xiàn)出對(duì)不同非生物脅迫高水平耐受，且CcCDR轉(zhuǎn)基因品系多重應(yīng)力耐受性與調(diào)節(jié)ABA的信號(hào)通路基因相關(guān)[54]。Singh等[23]利用454-GSFLX測(cè)序方法，鑒定了152個(gè)非生物脅迫抗性基因。

2.2.2? 生物脅迫的分子機(jī)制研究? （1）抗蟲(chóng)。Meitei等[67]開(kāi)展了木豆抗棉鈴蟲(chóng)研究，蛋白PR-4前體、蛋白酶抑制劑/種子儲(chǔ)存/LTP家族蛋白（Ltp）等防御基因在ICPL332與ICPL87相比表達(dá)顯著上調(diào)，內(nèi)切1，4-β-葡聚糖酶基因均有表達(dá)。Das等[68]將嵌合Bt的Cry1Aabc基因?qū)氲侥径埂瓵sha中，在2份為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)材料中的葉片、花、莢壁和未成熟種子中有高蛋白質(zhì)表達(dá)，且抗蟲(chóng)效力較高。Singh等[69]報(bào)道了將Cry2Aa蛋白基因采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化木豆，其中有11.8%的T3系能致幼蟲(chóng)的死亡率為80%～100%和增強(qiáng)抗蟲(chóng)性，且轉(zhuǎn)基因植物累積的Cry2Aa蛋白鮮重為25～80 μg/g。

（2）抗病。Kumar等[70]等通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對(duì)木豆子葉為外植體進(jìn)行導(dǎo)入水稻幾丁質(zhì)酶基因，獲得抗真菌病的植株，且外源基因在木豆得到整合和表達(dá)。Raju[26]等報(bào)道從4個(gè)基因型木豆建立抗和易感染鐮刀枯萎病品系、抗和易感染不育花葉病品系，總計(jì)有9888個(gè)序列表達(dá)標(biāo)簽，其中9468為高質(zhì)量表達(dá)標(biāo)簽，所有序列表達(dá)標(biāo)簽分為4557個(gè)基因、697個(gè)重疊群和3860個(gè)序列片斷，有1603個(gè)單獨(dú)基因與已知的蛋白相關(guān)。Hussain等[71]使用木豆基因組草圖中木豆EST序列信息，鑒定了5個(gè)木豆種質(zhì)miRNA前體，發(fā)現(xiàn)在接種鐮刀菌后，miRNA的表達(dá)模式不同，并與生物應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)。Kotresh等[14]通過(guò)感病隱性木豆GSl植株與ICPL87119和ICP8863抗性植株雜交，發(fā)現(xiàn)抗木豆枯萎病是由單基因控制。Singh等[23]利用454-GSFLX測(cè)序方法，鑒定了1213個(gè)抗病/生物防御反應(yīng)基因。Liu等[72]在眾多木豆基因組中鑒定出3211個(gè)串聯(lián)重復(fù)基因（TDG），KEGG富集分析表明TDGs顯著富集于抗逆通路，且TDGs在反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子相關(guān)基因在木豆的表達(dá)高于其他物種。

3? 研究展望

木豆作為熱帶亞熱帶地區(qū)重要的豆類作物，農(nóng)業(yè)科技工作者對(duì)木豆開(kāi)展基于農(nóng)藝性評(píng)價(jià)的遺傳多樣性研究，如RAPD、RFLP、ISSR、SRAP、SSR和QTL等分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)。基因組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了高密度遺傳圖譜的開(kāi)發(fā)，如比較基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和全基因組測(cè)序研究對(duì)木豆的全基因組及基因數(shù)據(jù)挖掘，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的木豆特有基因[73]。某些文獻(xiàn)還報(bào)道了木豆在重要生物脅迫、非生物脅迫下木豆的生理生化及分子機(jī)制的研究，報(bào)道木豆抗逆EST、關(guān)鍵基因及轉(zhuǎn)錄因子如CcCDR、CcUTG、CcWRKY、CcMATE等，包括抗逆通路如耐鋁META、抗逆TDG等機(jī)制。

關(guān)于木豆的研究多集中在種質(zhì)資源遺傳多樣性、雜交育種等基礎(chǔ)方面，而對(duì)非生物脅迫的優(yōu)異抗逆種質(zhì)資源的鑒定及篩選研究較少。盡管研究人員已對(duì)木豆不同抗逆性狀開(kāi)展了相關(guān)研究工作，但針對(duì)不同來(lái)源的種質(zhì)材料的比較研究較少。通過(guò)廣泛收集不同木豆種質(zhì)材料，進(jìn)行種質(zhì)資源的抗逆生物學(xué)鑒定及目標(biāo)性狀遺傳機(jī)制分析，對(duì)完善不同逆境脅迫下的抗逆評(píng)價(jià)指標(biāo)，系統(tǒng)全面地進(jìn)行木豆抗逆種質(zhì)和品種的鑒定與評(píng)價(jià)對(duì)木豆抗逆育種具有重要意義。

后期木豆抗逆研究應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有研究，以更廣泛的種質(zhì)資源為基礎(chǔ)，重點(diǎn)關(guān)注木豆重要抗逆性狀相關(guān)分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)，發(fā)掘與抗性目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，進(jìn)行目標(biāo)性狀基因的大規(guī)模篩選，為今后相關(guān)抗性性狀分子設(shè)計(jì)育種提供標(biāo)記資源。借助組學(xué)等技術(shù)和生物信息學(xué)方法，對(duì)含優(yōu)異抗性基因的木豆種質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)鑒定，發(fā)掘抗逆優(yōu)異基因資源，創(chuàng)制抗逆新材料，發(fā)掘并克隆抗逆相關(guān)基因，得到抗性相關(guān)的關(guān)鍵優(yōu)異基因，創(chuàng)制含優(yōu)異抗性基因的轉(zhuǎn)基因新材料，為抗性育種提供優(yōu)異基因資源及目標(biāo)材料，為更好地開(kāi)發(fā)利用木豆提供科學(xué)的理論依據(jù)。同時(shí)，要充分挖掘木豆多功能特點(diǎn)，結(jié)合育種現(xiàn)狀，加快傳統(tǒng)育種向高效、定向化育種發(fā)展進(jìn)程，培育產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣，多抗的品種，促進(jìn)木豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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