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针对甘蓝型油菜抗根肿病基因资源匮乏问题，研究人员开展其 β- 葡萄糖苷酶（BGLUs，属糖基水解酶家族 1，GH1）家族基因组分析。鉴定出 131 个 BnaBGLU 基因，发现 BnaBGLU27.C08 过表达可增强拟南芥抗根肿病能力，为抗病育种提供候选基因。
根肿病如同油菜生长过程中的 “隐形杀手”，严重威胁着甘蓝型油菜这一全球重要油籽作物的产量与品质。这种由芸薹根肿菌（Plasmodiophora brassicae）引发的病害，会导致植株矮化、水肥吸收受阻，甚至死亡，全球 60 多个国家均有发生，严重时可造成超过 60% 的产量损失。然而，传统的农药防治手段不仅面临环境污染风险，效果也难以持久，因此挖掘抗根肿病基因、培育抗病品种成为当务之急。在此背景下，西北农林科技大学的研究人员聚焦于 β- 葡萄糖苷酶（BGLUs，属于糖基水解酶家族 1，GH1）这一在植物生长发育和胁迫响应中起关键作用的基因家族，开展了甘蓝型油菜中 BGLU 家族基因的系统性研究，相关成果发表在《BMC Genomics》。
为揭开甘蓝型油菜 BGLU 家族基因的神秘面纱，研究人员采用了一系列关键技术方法。首先通过 BLASTP 和 HMMER 搜索，结合 NCBI 保守结构域搜索（CDD）和 FGENESH 程序校正开放阅读框（ORF），从甘蓝型油菜、白菜和甘蓝中鉴定出 BGLU 家族基因；利用 MUSCLE 和 IQ-TREE 构建系统发育树，分析基因进化关系；借助 ProtParam 和 PROSITE 预测蛋白理化性质和亚细胞定位；运用 MEME 和 InterPro 分析保守基序和结构域；通过 MCScanX 进行基因复制和共线性分析；利用 PlantCARE 挖掘启动子区顺式作用元件；基于 BnIR 数据库和 NCBI 的 RNA-seq 数据，分析基因在不同组织、激素处理及胁迫条件下的表达模式；最后通过构建过表达载体，利用农杆菌介导的浸花法转化拟南芥，验证目标基因功能。
基因鉴定与进化分析
研究从甘蓝型油菜中成功鉴定出 131 个 BGLU 基因（BnaBGLU），并将其分为 11 个亚家族。与二倍体祖先白菜（83 个）和甘蓝（95 个）相比，甘蓝型油菜的 BGLU 基因数量明显减少，暗示在进化过程中发生了基因丢失，尤其是亚家族 V，这可能与油菜低硫代葡萄糖苷（GSL）育种选择有关。系统发育树显示，亚家族 VII 基因数量最多（28 个），亚家族 IX 和 XI 最少（各 4 个），其中亚家族 XI 缺乏水解酶活性，凸显了家族内的功能分化。
基因结构与保守性分析
保守基序分析发现，92.4% 的 BnaBGLU 蛋白含有基序 13，基序 1、6、8、9 也广泛存在，且同一亚家族具有相似的基序模式，提示功能保守性。所有蛋白均含有糖基水解酶 1 结构域（Glyco_hydro_1），部分蛋白还携带 ALG3、BCIP 等额外结构域，暗示基因片段插入可能导致结构变异。基因结构显示，外显子数量从 6 到 20 不等，其中 13 外显子结构最为常见，亚家族内结构相似性高，进一步支持功能相关性。
基因复制与调控元件
基因复制分析表明，片段复制是 BnaBGLU 家族扩张的主要驱动力，共鉴定出 83 对片段复制基因和 5 对串联复制基因。启动子区顺式作用元件分析显示，除基本的 TATA 盒和 CAAT 盒外，还富含光响应元件（如 G-box）、激素响应元件（如 ABRE、AuxRE）和胁迫响应元件（如 MBS、LTR），表明 BnaBGLUs 可通过多途径响应环境刺激。
表达模式与功能验证
组织特异性表达分析显示，BnaBGLUs 呈现广泛且特异的表达模式。例如，BnaBGLU46.A01B 和 BnaBGLU23.C05A 仅在根中表达，而 BnaBGLU19.A01 特异表达于种子。激素处理和非生物胁迫（盐、干旱、冷热等）实验表明，多个基因对不同处理产生显著响应，如 BnaSFR2 在低温下上调表达，类似拟南芥中的抗冻功能。在根肿菌胁迫下，抗病品种中 BnaBGLU27.C08 在接种后 96 小时显著上调，而感病品种中表达下降。过表达该基因的拟南芥植株根肿病指数显著降低，病原菌生物量减少，证实其抗根肿病功能。
互作网络与共表达分析
蛋白质互作网络预测显示，BnaBGLU27.C08 与多个 BGLU 蛋白相互作用，涉及氰基氨基酸代谢和松柏苷 β- 葡萄糖苷酶活性。共表达分析表明，其同源基因 AtBGLU27 的共表达基因富集于缺氧响应、先天免疫和次生代谢（如卡马莱辛合成）通路，暗示 BnaBGLU27.C08 可能通过调控次生代谢增强抗病性。
这项研究首次全面解析了甘蓝型油菜 BGLU 家族基因的特征，揭示了其在根肿病抗性中的重要作用，特别是 BnaBGLU27.C08 作为潜在抗病基因的功能验证，为油菜抗根肿病分子育种提供了宝贵的基因资源和理论依据。同时，研究中发现的基因复制机制、表达调控模式及互作网络，也为深入理解 GH1 家族在植物逆境响应中的复杂功能奠定了基础。未来，结合酵母双杂交等实验验证蛋白互作，并进一步解析其调控通路，将有助于推动油菜抗病分子机制的研究与应用。
