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在葫芦科作物研究中，TCP 基因功能未知。研究人员对葫芦科 7 个物种的 TCP 基因展开研究，发现其扩张受多种复制事件驱动，且参与生长发育及应激反应。该研究为葫芦科作物遗传改良提供依据。
在植物的奇妙世界里，转录因子（TFs）就像一个个精密的指挥官，掌控着植物生长、代谢以及应对环境变化的各种进程。TCP 基因作为植物特有的转录因子家族，在植物的生命活动中扮演着至关重要的角色，参与种子萌发、叶片形态建成、花朵发育等多个过程。然而，在葫芦科这个拥有众多重要蔬菜和水果作物的家族中，TCP 基因的具体作用却一直是个谜。葫芦科作物，像香甜的甜瓜、清脆的黄瓜、多汁的西瓜等，不仅是人们餐桌上的常客，还在农业经济中占据重要地位。了解葫芦科作物 TCP 基因的奥秘，对于提高作物产量、改善品质以及增强作物对环境压力的抵抗力有着重要意义。为了揭开这个谜团，聊城大学的研究人员展开了深入的探索。
研究人员通过对葫芦科 7 个代表性物种（甜瓜（C. melo）、黄瓜（C. sativus）、西瓜（C. lanatus）、瓠瓜（L. siceraria）、南瓜（C. maxima）、中国南瓜（C. moschata）和西葫芦（C. pepo））的基因组和转录组数据进行分析，系统地研究了 TCP 基因家族。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为葫芦科作物的遗传改良提供了重要的理论基础。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用 HMMER 软件，基于模型植物的 TCP 蛋白序列，在 7 个葫芦科物种的基因库中搜索候选 TCP 基因，并通过在线工具去除冗余序列、检测结构域，从而准确鉴定出 TCP 基因。其次，借助 TBtools、MCScanX 等软件进行共线性分析，探究基因的复制事件和染色体定位。此外，运用 MEGA 11 软件构建系统发育树，分析基因的进化关系；利用 agriGo 和 PlantCARE 等在线工具分别进行 GO 富集分析和启动子顺式调控元件分析；通过对已发表的 RNA-seq 数据进行挖掘，研究 TCP 基因在不同组织和应激条件下的表达模式。
1. TCP 基因的鉴定与基本信息
研究人员在 7 个葫芦科物种基因组中成功鉴定出 230 个 TCP 基因。这些基因在不同物种中的数量有所差异，分布于整个基因组，但在染色体上并非均匀分布。对其基本信息分析发现，TCP 蛋白长度、分子量、等电点（PI）、稳定性以及亲水性等存在差异，多数 TCP 基因编码稳定且亲水的蛋白1。
2. 基因结构与共线性分析
通过对 TCP 基因结构分析发现，多数基因含有 1 - 2 个编码序列（CDS）区域，但不同部落存在差异。共线性分析显示，节段性复制在 TCP 基因扩张中起关键作用，在不同物种中均检测到大量节段性复制事件，且葫芦瓜族（Cucurbiteae）的复制事件多于南瓜族（Benincaseae）23。
3. TCP 基因整合图谱的构建
以甜瓜基因组为参考进行共线性分析，发现不同葫芦科物种间存在大量共线区域和基因对。研究构建了包含 29 个 TCP 位点的整合遗传图谱，多数位点为各物种共有，这有助于深入了解 TCP 基因在染色体上的分布和进化45。
4. 系统进化与复制事件分析
构建的 ML 进化树显示，230 个 TCP 蛋白分为 I 类和 II 类，II 类又进一步分为 CIN 和 CYC/TB1 分支 ，且分类和功能在进化中保守。通过计算同义替换率（Ks）和非同义替换率（Ka）及其比值（Ka/Ks），发现多数 TCP 基因经历了纯化选择，表明其在进化过程中相对稳定67。
5. GO 富集与顺式调控元件分析
GO 富集分析表明，TCP 基因参与许多下游转录网络，主要在细胞核中发挥功能，涉及多种生物学过程。启动子区域的顺式调控元件分析发现，光响应元件最为普遍，其次是脱落酸（ABA）和茉莉酸甲酯（MeJA）响应元件 ，这些元件与植物激素信号传导和生长发育密切相关89。
6. 不同组织中 TCP 基因的表达谱
分析不同组织的 RNA-seq 数据发现，TCP 基因在不同组织中的表达存在差异，在叶片中普遍呈中度表达，部分基因在花、茎等组织中高表达，这表明不同 TCP 基因在植物生长发育的不同阶段和组织中发挥着特定作用1011。
7. 响应非生物和生物胁迫的 TCP 基因转录激活
研究发现，在冷胁迫、盐胁迫、白粉病和霜霉病胁迫下，TCP 基因的表达模式发生变化，表明其参与了葫芦科植物对非生物和生物胁迫的响应，不同基因在不同胁迫下的表达变化不同，体现了其功能的多样性1213。
在讨论部分，研究人员指出，该研究首次系统分析了葫芦科的 TCP 基因。葫芦科物种的 TCP 基因数量与基因组大小无必然联系，且在进化和功能上具有保守性。基因复制事件，特别是节段性复制和全基因组复制（WGD），是 TCP 基因家族扩张的主要驱动力。TCP 基因启动子区域存在多种顺式调控元件，使其参与激素信号传导和多种应激反应。不同物种在面对非生物和生物胁迫时，TCP 基因的转录谱相似，暗示其在基因调控方面具有进化保守性。 这项研究为葫芦科作物的分子调控、品质改良和植物育种提供了重要的理论依据，有助于进一步挖掘 TCP 基因在葫芦科作物中的潜在价值，推动葫芦科作物遗传改良工作的发展，对农业生产有着重要的指导意义。
