枇杷DREB家族基因的全基因组鉴定及其响应干旱的共表达网络分析揭示抗旱调控新机制

《BMC Plant Biology》：Characterization of DREB family genes in loquat and their co-expression network analysis in response to drought

本研究针对枇杷抗旱机制不明的问题，通过全基因组鉴定获得59个EjDREB家族成员，系统解析其进化关系、表达模式及调控网络。研究发现EjDREBs通过协同调控下游逆境响应基因参与抗旱过程，为枇杷抗逆育种提供关键靶点。

　　

随着全球气候变暖加剧，极端干旱事件频发，对果树产业发展构成严重威胁。枇杷（Eriobotrya japonica Lindl.）作为一种兼具高营养价值和药用价值的经济作物，其生长发育常受干旱制约。尽管DREB（脱水反应元件结合蛋白）转录因子已被证实是植物抗逆调控的核心因子，但在枇杷中尚未进行系统研究。为此，Wang等人在《BMC Plant Biology》发表了题为"Characterization of DREB family genes in loquat and their co-expression network analysis in response to drought"的研究，首次完成枇杷DREB家族的全基因组鉴定，并揭示其在抗旱中的调控网络。

研究采用基因组挖掘、系统进化分析、启动子顺式元件预测、亚细胞定位验证、RNA-seq转录组分析和WGCNA（加权基因共表达网络分析）等多技术手段。其中枇杷幼苗干旱处理样本来自“万白1号”自交群体，通过比较干旱耐受型（DT）与敏感型（DS）材料的基因表达差异揭示关键调控因子。

研究结果

1. 枇杷DREB家族的全基因组鉴定与分类

通过同源比对和系统进化分析，从枇杷基因组中鉴定出59个EjDREB基因，均包含典型的AP2/ERF结构域。这些基因被划分为A1-A6共6个亚族，其中A4亚族成员最多（21个），A3亚族最少（2个）。染色体定位显示基因不均匀分布在12条染色体上，LG03染色体分布最密集（10个基因）。

2. 基因结构与调控元件特征

88.14%的EjDREBs为无内含子结构，利于快速响应逆境胁迫。启动子分析发现MYB、MYC等转录因子结合元件以及光响应、脱落酸（ABA）响应元件富集，表明EjDREBs参与多种激素和环境胁迫应答。

3. 蛋白亚细胞定位预测与验证

预测显示49.15%的EjDREBs定位于细胞核，44.07%同时定位于核与胞质。通过烟草瞬时表达实验验证EjDREB6.4仅位于细胞核，而EjDREB5.3和EjDREB5.6同时位于核与胞质，与预测一致。

4. 组织特异性与干旱诱导表达模式

基于公共转录组数据（CNP0001531），55个EjDREBs在根、叶、茎等组织中广泛表达。干旱胁迫下，35个基因表达显著变化，其中EjDREB5.3、EjDREB5.6、EjDREB6.1和EjDREB6.4持续上调表达，可能为核心抗旱调控因子。DT与DS材料比较发现EjDREB2.3、EjDREB2.4等9个基因表达差异显著，提示其与基因型依赖的抗旱性相关。

5. 共表达网络揭示抗旱调控通路

WGCNA分析筛选出22个EjDREBs与15,955个共表达基因，富集于ABA响应、盐胁迫、冷胁迫等生物过程以及辅因子合成、N-糖基化等通路，表明EjDREBs通过协调多逆境响应机制增强抗旱性。

结论与意义

本研究首次系统解析枇杷DREB家族的特征与功能，发现多个持续响应干旱及基因型特异表达的关键成员（如EjDREB5.3、EjDREB6.4等），并通过共表达网络揭示其通过调控下游逆境相关基因（如热激蛋白、抗氧化酶基因）参与抗旱。成果为枇杷抗逆育种提供候选基因靶点，对解析木本果树抗旱分子机制具有重要理论价值。