蓝莓BBX基因家族在不同染色体倍性水平及果实发育和胁迫响应中的鉴定与功能研究

编辑推荐：本研究针对蓝莓BBX转录因子家族的系统研究空白，通过全基因组鉴定在四倍体（83个VcBBX）和二倍体（24个VdBBX）蓝莓中揭示其与染色体倍性的关联性，结合转录组和qRT-PCR验证发现BBX基因在果实发育阶段特异性表达，且受赤霉素（GA）抑制和脱落酸（ABA）促进，光照处理显著调控VcBBX15b4等关键基因表达，为解析蓝莓品质形成机制提供新靶点。

　　蓝莓作为富含花青素的高价值经济作物，其果实色泽和抗逆性直接影响商品价值。然而，调控这些性状的关键转录因子B-box（BBX）家族在蓝莓中的系统研究尚属空白。浙江农林大学的研究团队在《BMC Genomics》发表的研究，首次揭示了BBX基因家族在蓝莓中的进化规律与功能特性。

研究采用生物信息学与实验验证相结合的策略。通过全基因组扫描从四倍体蓝莓（Vaccinium corymbosum）和二倍体蓝莓（V. darrowii）中分别鉴定出83个VcBBX和24个VdBBX基因，运用MCScanX分析基因复制事件，基于STRING数据库构建蛋白互作网络，结合PlantCare预测启动子顺式元件。实验方面，采集五个发育阶段（S1-S5）果实样本，施加蓝光（450nm）和红光（730nm）处理，利用Illumina测序平台获取转录组数据，并通过qRT-PCR验证关键基因表达模式。

染色体分布分析显示VcBBX基因在40个scaffold上呈不均匀分布，而VdBBX分布于9条染色体。系统发育树将蓝莓BBX分为5个亚家族（I-V组），与拟南芥AtBBX具有共同进化起源。值得注意的是，四倍体蓝莓中BBX基因数量未达二倍体的四倍，暗示进化过程中存在基因丢失事件。Ka/Ks分析表明VcBBX21c2-VcBBX21c3等基因对受到正选择，可能推动功能分化。

启动子分析发现光响应元件（如AE-box）和激素响应元件（ABRE）高频出现，其中MYB结合位点与花青素合成通路相关基因共存，提示BBX可能通过与MYB协同调控次级代谢。蛋白互作网络显示VcBBX与COP1、HY5等光形态建成调控因子存在相互作用，印证其在光信号传导中的核心地位。

果实发育表达谱揭示VcBBX22a1-VcBBX22a2在成熟期（S5）表达激增，与花青素积累曲线高度吻合。qRT-PCR验证发现VcBBX29a1在绿果期（S3）表达量骤增30倍，可能直接参与转色调控。激素处理实验显示ABA显著诱导VcBBX30a3表达（12小时达峰值），而GA处理抑制大多数VcBBX基因，特别是VcBBX11a1-VcBBX11a4表达量随GA浓度升高而递减，这与GA延迟果实着色的农艺现象相符。

光照实验获得突破性发现：红光特异上调VcBBX15c3表达2.9倍，而蓝光使VcBBX15b4表达降至对照的8%。这些差异表达基因与拟南芥中调控光形态建成的AtBBX22（LZF1）同源，为解析蓝莓光质响应机制提供分子线索。

该研究首次绘制蓝莓BBX家族的全景图谱，阐明其通过"BBX-HY5-MYB"模块整合光信号与激素通路调控花青素合成的分子框架。发现的VcBBX29a1等关键基因可作为分子标记辅助育种，而光照响应特性为设施栽培光环境调控提供理论依据。研究不仅填补了浆果类作物BBX研究的空白，更为品质改良和抗逆育种提供了候选基因靶点。