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为探究 WOX 基因在针叶树中的功能，西南林业大学研究人员对云南松（Pinus yunnanensis）WOX 基因家族展开研究。他们鉴定出 10 个 PyWOX 基因，分析其表达谱和蛋白特征，为深入了解云南松生长发育调控机制提供依据。
在神奇的植物世界里，植物的生长发育就像一部精密运转的机器，每个环节都至关重要。而 WUSCHEL 相关同源盒（WOX）基因家族，作为植物生长发育的 “幕后操控者”，对干细胞调控、植物再生和生长起着关键作用。在拟南芥、玉米等被子植物中，WOX 基因的功能已被广泛研究，可在针叶树这类裸子植物中，人们对它的了解却十分有限。
云南松（Pinus yunnanensis）是我国西南地区极具经济和生态价值的主要造林针叶树，它适应性强、生长旺盛，为当地生态系统稳定贡献巨大。为了填补对针叶树中 WOX 基因功能认知的空白，西南林业大学的研究人员开展了一项重要研究。他们对云南松 WOX 基因家族进行深入探究，旨在揭示这些基因在云南松生长发育过程中的奥秘。这项研究成果发表在《BMC Genomics》上，为进一步理解针叶树生长发育机制提供了关键线索。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在基因鉴定方面，通过 BLASTp 和 HMM 搜索等生物信息学手段，从云南松转录组中筛选出 WOX 基因序列；利用 RT-qPCR 技术，检测不同组织和发育阶段中 PyWOX 基因的表达水平；借助生物信息学预测工具，对 PyWOX 蛋白的理化特性、亚细胞定位、保守结构域和蛋白结构进行分析；还采用酵母双杂交技术，检测 PyWUS、PyWOX3 和 PyWOX4 的转录激活活性。
研究结果如下：
- PyWOX 基因的鉴定与系统发育分析：研究人员通过筛选，成功鉴定出 10 个具有完整编码序列（CDS）和保守同源结构域的 PyWOX 基因，并克隆测序。系统发育分析显示，这些基因被分为三个进化分支，即 WUS 分支（PyWUS、PyWOX3、PyWOX4、PyWOX5、PyWOXX）、中间分支（PyWOXB、PyWOXE）和古老分支（PyWOX13、PyWOXG、PyWOXA）。PyWOX 基因与其他松属植物的同源基因关系密切，在进化上具有高度保守性1。
- PyWOX 基因和蛋白的特征分析：理化特性分析表明，10 个 PyWOX 蛋白的序列长度、分子量、等电点等存在差异，但均为不稳定的亲水蛋白。亚细胞定位预测显示，多数 PyWOX 基因定位于细胞核，符合转录因子的特征。结构分析发现，不同分支的 PyWOX 蛋白具有独特的保守结构域和基序，这些结构特征暗示了它们在功能上的差异23。
- PyWOX 基因的表达谱分析：RT-qPCR 分析结果显示，所有 PyWOX 基因在部分组织和发育阶段均有表达，但表达水平存在差异。古老分支成员在各组织和发育阶段普遍表达，可能是组成型表达基因；中间分支成员主要在愈伤组织和种子萌发阶段表达；WUS 分支的多数成员（如 PyWUS、PyWOX3、PyWOX4、PyWOXX）在丛生芽中表达量较高，与分生组织发育和腋芽形成可能相关45。
- PyWUS、PyWOX3 和 PyWOX4 的转录激活活性分析：通过酵母双杂交实验，发现只有 pGBKT7-PyWOX4 酵母培养物在筛选培养基上生长，表明 PyWOX4 具有转录激活活性，可作为转录因子在云南松中发挥作用67。
研究结论和讨论部分指出，云南松的 10 个 PyWOX 基因分布在三个 WOX 进化分支中，它们在被子植物和裸子植物分化之前就已起源和进化。不同分支成员在特定发育阶段和组织中具有相似的表达模式。古老分支成员可能参与幼苗发育过程中的器官形成和维持；WUS 分支成员（除 PyWOX5 外）在丛生芽生长过程中高表达，对调节分生组织细胞和腋芽生长可能具有重要作用；PyWOX4 具有较强的转录活性，在根和茎中高表达，推测其是调控云南松维管组织发育的关键转录因子。这项研究为进一步研究云南松分生组织活性和腋芽生长调控奠定了基础，也为深入理解针叶树生长发育的分子机制提供了重要依据。未来，研究人员可进一步探究植物激素与 PyWOX 基因之间的相互作用，以揭示它们如何共同调节分生组织发育和腋芽生长，为针叶树的遗传改良和林业生产提供更有力的理论支持。
