生姜全基因组bHLH转录因子家族鉴定及其在非生物胁迫响应中的关键作用机制研究

本研究针对生姜(Zingiber officinale Roscoe)在盐渍和涝渍胁迫下的分子调控机制不明问题，通过全基因组分析鉴定出142个ZobHLH基因，系统解析其进化特征与表达模式，发现ZobHLH083和ZobHLH108分别调控盐和涝渍胁迫响应，为生姜抗逆育种提供理论依据。

　　

生姜作为重要的药食同源作物，其产量和品质常受盐渍化、涝渍等非生物胁迫的严重影响。特别是在连作障碍普遍存在的种植区，土壤盐渍化会导致生姜光合能力下降和植株矮化，而浅根系特性又使其对涝渍胁迫极为敏感。这些胁迫不仅抑制生姜根茎膨大——这一决定产量的关键农艺性状，还会降低其活性成分积累。尽管基本螺旋-环-螺旋(basic Helix-Loop-Helix, bHLH)转录因子在植物胁迫响应中具有重要调控作用，但生姜bHLH基因家族的系统研究仍属空白。

长江大学湿地农业与生态研究教育部工程研究中心联合园艺园林学院的研究团队，在《BMC Genomics》发表了突破性研究成果。该研究首次利用最新发布的生姜基因组数据，通过HMMER模型筛选结合结构域验证，鉴定出142个具有完整bHLH结构域的ZobHLH基因。研究人员采用多组学联用策略：通过系统进化分析将ZobHLH分为15个亚家族；利用MCScanX检测到42对片段复制基因；采用PlantCARE预测启动子区含有大量激素和胁迫响应元件；结合五个根茎发育时期及盐/涝胁迫处理的转录组数据，筛选出关键调控基因并通过亚细胞定位验证其功能。

关键技术方法包括：1)基于PF00010的HMMER全基因组筛选；2)使用MEGA 11构建NJ系统进化树；3)MEME工具分析保守基序；4)qPCR验证17个差异表达基因；5)烟草瞬时转化进行亚细胞定位。

ZobHLH基因家族特征

序列分析显示ZobHLH蛋白含有高度保守的Glu-4、Arg-9/10等关键氨基酸，亚细胞定位预测123个成员定位于细胞核。进化树分析发现与拟南芥bHLH的15个亚家族对应，其中亚家族A成员最多(23个)，而亚家族G仅含ZobHLH001。

扩张机制与选择压力

染色体分布显示19个基因位于Chr06上，检测到42对片段复制事件，Ka/Ks<1表明纯化选择主导了基因家族进化。与单子叶植物(香蕉184对)的共线性关系显著高于双子叶植物。

顺式元件与互作网络

启动子分析发现大量响应脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)的元件及MYB结合位点。蛋白互作网络核心节点Zob