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为解决芥菜产量受生物 / 非生物胁迫及品种生产力低的问题，研究人员开展 CKX 基因家族全基因组鉴定、分类及表达分析。发现 24 个 BjCKX 基因分 7 组，在叶、茎等组织差异表达，为芥菜产量提升奠定基础。
芥菜（Brassica juncea）作为重要的食用油料作物，其产量不仅受到干旱、高温等非生物胁迫以及病虫害等生物胁迫的显著影响，品种自身的低生产力也是制约产量的关键因素。细胞分裂素（cytokinin）作为调控植物生长发育的关键激素，其稳态平衡对植物的细胞分裂、 shoot 和 root 生长、种子发育等过程至关重要。而细胞分裂素氧化酶 / 脱氢酶（cytokinin oxidase/dehydrogenase，CKX）是催化细胞分裂素不可逆降解的关键酶，通过切割嘌呤环侧链使细胞分裂素失活，在调控细胞分裂素浓度和积累方面发挥着重要的分解代谢作用。已有研究表明，在水稻、小麦、油菜等多种作物中，CKX 基因家族成员对产量提升具有负调控作用，因此深入解析芥菜中 CKX 基因家族的功能，对于通过基因编辑等手段改良作物产量具有重要意义。
为了系统揭示芥菜中 CKX 基因家族的特征及其在产量调控中的作用，印度农业研究委员会下属的国家植物生物技术研究所（ICAR-National Institute for Plant Biotechnology）等机构的研究人员，以芥菜品种 Varuna 为材料，开展了 CKX 基因家族的全基因组研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为芥菜的遗传改良提供了重要的理论依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先利用 BLASTn 程序，将已知的芥菜品种 Tumida 的 CKX 基因序列与 Varuna 的全基因组序列进行比对，结合 e 值、查询覆盖度等筛选条件，鉴定出 24 个 CKX 基因（BjCKX1-24）。随后通过 MEGA 11 软件构建系统发育树，基于与拟南芥（Arabidopsis thaliana）CKX 基因的同源性，将这些基因分为 7 个亚组（I-VII）。利用 RT-qPCR 技术，分析了高产品种 Pusa Jaikisan（PJK）和低产品种 RLM 198 中 24 个 BjCKX 基因在叶、茎节、花蕾和角果等组织中的表达模式。此外，还运用 TBtools、MEME Suite 等工具进行了基因结构分析、保守基序和功能结构域预测，以及启动子区域顺式调控元件（cis-regulatory element，CRE）的扫描。
芥菜 CKX 基因家族的鉴定与染色体分布
通过全基因组搜索和筛选，在芥菜 Varuna 的 36 条染色体（AABB 基因组）上共鉴定出 24 个 CKX 基因，命名为 BjCKX1-24。这些基因不均匀地分布在 A 组（10 条）和 B 组（8 条）染色体上，其中染色体 B08 含有 3 个 BjCKX 基因，A02、A03 等 8 条染色体各含有 2 个，其余染色体则含有 1 个或不含。基因长度在 2250-6651 bp 之间，编码序列（CDS）长度为 1515-3720 bp，预测的蛋白质长度为 504-1239 个氨基酸，等电点（pI）范围 4.97-11.09，亚细胞定位预测显示主要分布在内质网、液泡和细胞外空间。
系统发育分析与基因结构特征
系统发育分析表明，芥菜 BjCKX 蛋白与拟南芥 CKX 蛋白聚为 7 个亚 clade（I-VII）。其中亚 clade I 包含 7 个成员（6 个 BjCKX 和 1 个 AtCKX1），亚 clade II、III、VII 各含 5 个成员，亚 clade IV、V、VI 各含 3 个成员。基因结构分析显示，BjCKX 基因的外显子数量在 4-9 个之间，同一亚组的基因具有相似的外显子 - 内含子结构，例如亚 clade I 中的多数成员含有 5 个外显子，而 BjCKX3.3 则含有 9 个外显子。保守基序分析发现，16 个基序（motifs 1-13, 15-17）为 CKX 家族特征基序，不同亚组存在特异性基序，如亚 clade II 成员缺失 motif 14，亚 clade I 和 VI 成员含有 motif 18。功能结构域分析显示，所有 BjCKX 蛋白均含有 N 端的 FAD 结合域和 C 端的细胞分裂素结合域，部分成员如 BjCKX1.6 和 BjCKX3.3 还含有额外的结构域，可能与翻译后修饰相关。
启动子顺式调控元件与表达模式分析
对 BjCKX 基因上游 2 kb 的启动子区域分析发现，除核心启动子元件 TATA-box 和 CAAT-box 外，还存在大量光响应元件（如 Box 4、GATA-motif）、激素响应元件（如 ABRE、GARE-motif）、胁迫响应元件（如 DRE、LTR）以及生长发育相关元件（如 WRE3、GCN4_motif）。RT-qPCR 结果显示，24 个 BjCKX 基因在不同组织中呈现差异表达，多数基因在叶、茎和发育中的角果中表达较高。在高产品种 PJK 和低产品种 RLM 198 中，BjCKX3.4 和 BjCKX5.2 在花蕾和角果中的表达差异显著，其中 BjCKX3.4 在 RLM 198 的花蕾中表达量约为 PJK 的 54 倍，角果中约为 10 倍，提示其可能在花器官发育和角果形成中起重要作用。
基因复制事件与进化分析
染色体复制事件分析表明，芥菜 BjCKX 基因家族的扩张主要源于区段重复和串联重复，与祖先种白菜（B. rapa）和黑芥（B. nigra）的 CKX 基因存在共线性关系。非同义替换率（KA）和同义替换率（KS）分析显示，KA/KS比值均小于 1，表明基因在进化过程中受到纯化选择，维持了功能的稳定性。
候选基因筛选与产量调控潜力
通过表达模式和系统发育分析，筛选出 BjCKX3.4 和 BjCKX5.2 作为产量调控的候选基因。这两个基因与拟南芥和油菜中已验证的产量相关 CKX 基因同源性高，且在花蕾和角果中的表达与产量性状密切相关。进一步分析发现，BjCKX5.2 在 PJK 的第四个内含子中存在碱基替换（C→T），可能影响基因的可变剪接和功能，为后续功能验证提供了重要线索。
该研究首次对芥菜 CKX 基因家族进行了全面的全基因组鉴定和系统分析，揭示了其进化动态、组织特异性表达模式及与产量相关的候选基因。研究结果不仅丰富了对芥菜细胞分裂素代谢调控网络的认识，也为通过基因编辑技术（如 CRISPR/Cas9）敲除或抑制 BjCKX3.4、BjCKX5.2 等基因的表达，从而提高芥菜产量提供了理论依据和靶点。未来通过功能验证和分子育种手段，有望将研究成果应用于油菜等相关油料作物的遗传改良，为提升全球油料作物产量和抗逆性开辟新的途径。
