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为探究 BZR 转录因子在非洲菊（Gerbera hybrida）花瓣生长中的作用，研究人员开展了对非洲菊 BZR 家族基因的全基因组鉴定、特征分析及表达分析。结果发现 7 个 GhBEH 基因，它们在染色体上分布各异，功能不同。该研究为深入了解 BZR 基因家族功能及非洲菊分子育种提供理论依据。
在植物的生长发育过程中，激素调控起着至关重要的作用。其中，油菜素内酯（Brassinosteroids，BRs）作为一类重要的植物甾体激素，参与调节细胞伸长、光形态建成、开花、抗逆等众多生理过程，对作物产量提升和花卉品质改良意义重大。在 BR 信号通路里，BZR 转录因子家族是关键的调控元件。不过，目前在模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana） 、水稻（Oryza sativa）等植物中，BZR 转录因子的功能研究较为深入，但在非洲菊（Gerbera hybrida）这一重要观赏花卉中，其 BZR 转录因子的功能却鲜为人知。非洲菊属于菊科，其独特的花序结构包含多种小花类型，是研究菊科植物器官发生和发育的良好模型。但关于调控非洲菊花瓣生长的 BZR 转录因子的研究非常有限。为了填补这一空白，华南师范大学生命科学学院广东省植物发育生物工程重点实验室的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《BMC Plant Biology》上。该研究对非洲菊 BZR 家族基因进行了全基因组鉴定、特征分析及表达分析，为进一步探究 BZR 基因家族在花瓣生长中的生物学功能奠定了基础，也为非洲菊的园艺应用提供了理论支持。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过转录组分析鉴定非洲菊的 GhBEH（BZR/BES homologs）基因；利用 BLASTP 搜索、系统发育树构建等生物信息学手段，对基因和蛋白进行分析；借助激光共聚焦显微镜观察蛋白的亚细胞定位；采用双荧光素酶报告基因检测和酵母双杂交实验分析转录活性；运用实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）技术研究基因的表达模式，并对非洲菊进行激素处理，探究基因对 BR 的响应 。
下面来看具体的研究结果：
- BZR 家族基因的鉴定：研究人员通过对非洲菊转录组数据库的比对分析，成功鉴定出 7 个 BZR 家族同源基因，分别命名为 GhBEH1 - GhBEH7，并确定了它们的氨基酸长度和序列 。
- 染色体定位和基因结构：利用 TBtools 软件和 MG2C 软件，发现这些基因分布在非洲菊的 7 条染色体上，且多数位于染色体的近端或远端，基因结构显示它们均含单个内含子，长度在 5 Kb 以内。
- 系统发育和多序列比对分析：通过 NCBI BLASTp 搜索和系统发育树聚类分析，发现 7 个 GhBEH 蛋白可分为两组，且与菊科植物的同源蛋白进化关系较近。多序列比对表明，GhBEH 蛋白具有典型的 BZR 结构，N 端保守，含有核定位序列（NLS）和 DNA 结合域（DB）等 。
- 亚细胞定位：经预测和实验验证，GhBEH1 和 GhBEH2 定位于细胞核，而 GhBEH3 - GhBEH7 在细胞核和细胞质中均有分布。同时，研究发现脯氨酸到亮氨酸的突变可促进 GhBEH3 和 GhBEH4 的核定位。
- 转录活性分析：酵母双杂交和双荧光素酶报告基因检测结果显示，GhBEH1 和 GhBEH2 无自激活活性，可能作为转录抑制因子；GhBEH3 - GhBEH7 具有较强的自激活活性，是转录激活因子。
- 顺式作用元件分析：利用 PlantCARE 数据库分析发现，GhBEH 基因启动子区域含有多种顺式作用元件，涉及植物激素响应、胁迫响应、光响应、组织特异性表达和细胞分裂等，暗示它们在植物生长和抗逆过程中发挥作用。
- BR 处理下的表达分析：对非洲菊进行 BR 处理后，通过 qRT-PCR 检测发现，7 个 GhBEH 基因对 BR 的响应不同。如 GhBEH1 和 GhBEH2 先上调后下调，GhBEH3 和 GhBEH4 响应较慢，GhBEH5 表达下调，GhBEH6 和 GhBEH7 快速响应且先上调后下降。用 BR 合成抑制剂处理后，GhBEH1 和 GhBEH2 的表达模式与 BR 处理时相反，表明它们对 BR 刺激响应明显。
- 不同花瓣生长阶段的表达模式：研究人员对非洲菊不同花瓣生长阶段的 GhBEH 基因表达进行 qRT-PCR 分析，发现 GhBEH1 和 GhBEH2 在花瓣生长中期到后期表达量较高，GhBEH3 - GhBEH6 在前期表达量较高，GhBEH7 表达量无显著变化，说明不同基因在花瓣生长的不同阶段可能发挥不同作用。
综合上述研究，研究人员首次在非洲菊中鉴定出 BZR 基因家族成员。GhBEH1 和 GhBEH2 定位于细胞核，可能作为转录抑制因子，而其余 5 个基因作为转录激活因子。表达分析表明，GhBEH1 和 GhBEH2 可能在花瓣生长的中后期发挥作用，7 个 GhBEH 基因均对 BR 有响应，尤其是 GhBEH1 和 GhBEH2，在 BR 调控的植物生长发育中可能具有重要作用。
在讨论部分，研究人员指出，BZR 家族成员在不同物种中的亚细胞定位存在差异，可能受磷酸化 / 去磷酸化等因素影响。顺式作用元件分析显示，GhBEH 基因参与多种生理过程的调控，与其他激素通路存在复杂的相互作用。花瓣生长是一个复杂的过程，不同 GhBEH 基因在花瓣生长不同阶段的表达模式差异，暗示它们在细胞增殖、伸长和扩张等过程中发挥不同功能，但还需进一步实验验证。该研究为深入探究 BZR 基因家族在非洲菊花瓣生长中的作用提供了重要线索，为后续研究奠定了基础，有望推动非洲菊分子育种和园艺应用的发展。
