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为探究 BZR1 在甘蓝（Brassica oleracea）中的功能，研究人员开展其家族基因全基因组分析及转录组研究。结果发现 12 个 BoBZR1 基因，明确其染色体定位、进化特征等。该研究为深入了解 BoBZR1 功能奠定基础，助力甘蓝抗逆研究。
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）作为一种重要的植物生长调节甾体激素，参与了植物从种子萌发到开花结果的各个阶段，还能帮助植物应对诸如温度骤变、干旱、盐碱等各种非生物胁迫。BR 信号通路中的关键调节因子 BRASSINAZOLE - RESISTANT 1（BZR1）蛋白，在调控植物基因表达、参与多种生理过程中扮演着核心角色。然而，尽管 BZR1 在植物 BR 信号网络中的重要性已被广泛认知，但在甘蓝（
Brassica oleracea）这一在营养和农业生产中极具价值的作物中，BZR1 的具体功能和作用机制却尚未明晰。这就如同在一幅宏伟的植物生长蓝图中，甘蓝 BZR1 相关的部分仍是一片迷雾，亟待科研人员去揭开它神秘的面纱。为了填补这一知识空白，来自巴基斯坦旁遮普大学（University of the Punjab）、PMAS 干旱农业大学（PMAS Arid Agriculture University）等多个机构的研究人员，开展了一项针对甘蓝 BoBZR1 家族基因的深入研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们理解甘蓝的生长发育和抗逆机制提供了重要线索。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，利用 Pfam 数据库中的标识符 PF05687，从番茄肽基因组中获取 BZR1 氨基酸序列，并借助 Phytozome 平台在甘蓝基因组中定位 BZR1 基因，经过筛选和验证确定目标基因。其次，运用 Prot - Param 在线工具、WoLF PSORT 等进行蛋白质理化性质和亚细胞定位分析。同时，通过 MUSCLE 软件进行氨基酸序列比对，使用 MEGA11 构建系统发育树，以探究基因进化关系。此外，借助在线服务器和相关软件分析基因结构、启动子顺式作用元件等，还利用 RNA 测序（RNA - Seq）技术分析基因表达情况。
下面来详细看看研究的具体结果。
- BoBZR1 家族基因成员的鉴定：研究人员成功在甘蓝中鉴定出 12 个 BoBZR1 基因，分别命名为 BoBZR1 - 1 至 BoBZR1 - 12。对这些基因编码蛋白的理化性质分析发现，其蛋白质长度在 94（BoBZR1 - 4）至 700（BoBZR1 - 3）个氨基酸之间，分子量介于 10.880 kDa 至 79.09 kDa，等电点（pI）从 5.88（BoBZR1 - 1）到 11.11（BoBZR1 - 10）不等，且多数基因编码的蛋白定位于细胞核，少数在细胞质，这暗示着它们在不同的细胞区域可能发挥着不同的功能。
- BoBZR1 基因的系统发育关系、结构和基序分析：通过构建系统发育树，研究人员将 BoBZR1 基因分为 A、B、C 三个不同的类群。结构分析显示，BoBZR1 基因的内含子和外显子数量存在差异，从 1 个到 10 个不等。例如，BoBZR1 - 1 有 10 个外显子，BoBZR1 - 4 则全部由外显子组成。基序分析发现，所有基因都含有 Motif 1 和 Motif 3，这表明这些基序在 BoBZR1 基因家族中可能具有重要的保守功能。
- BoBZR1 启动子顺式作用元件分析：在 BoBZR1 基因的启动子区域，研究人员鉴定出 12 种与植物生长发育、胁迫响应和激素调节密切相关的顺式作用元件（cis - acting elements，CREs）。像 MBS 元件与干旱诱导相关，TC - rich repeats 参与防御和胁迫反应，还有多种元件与激素调节相关，如与茉莉酸甲酯相关的 TGACG - motif 和 CGTCA - motif 等。这说明 BoBZR1 基因可能通过这些元件响应不同的环境信号和激素刺激，进而调控植物的生长和应激反应。
- 染色体分布和复制分析：BoBZR1 基因在甘蓝的 8 条染色体上呈现不均匀分布，其中 7 号染色体上分布最多，有 3 个基因。通过共线性分析发现，多数旁系同源基因对的分布暗示它们起源于全基因组复制或片段复制，而部分紧密相邻的基因对，如 BoBZR1 - 5、BoBZR1 - 6、BoBZR1 - 11 和 BoBZR1 - 12 则可能源于串联复制。同时，利用 Ks 值估算基因复制时间，发现不同基因对的复制时间跨度较大。此外，对重复基因的 Ka/Ks 比值分析表明，这些基因大多经历了纯化选择。
- 直系同源物鉴定和富集分析：通过与拟南芥（Arabidopsis）的基因进行比对，确定了 BoBZR1 基因的直系同源物，并对其功能进行了分析。富集分析显示，在生物学过程方面，大多数 BZR1 蛋白参与调节 DNA 模板转录；在分子功能上，主要参与序列特异性 DNA 结合、蛋白质结合和转录调节活性。这进一步揭示了 BoBZR1 基因在甘蓝生长发育过程中的重要作用机制。
- 转录组分析
- BoBZR1 基因在角质蜡生物合成中的表达：对比野生型和光泽突变体（nwgl）甘蓝，研究发现 BoBZR1 - 1、BoBZR1 - 6、BoBZR1 - 7 和 BoBZR1 - 10 在突变体中显著上调，其他基因则下调。这表明这些基因可能在甘蓝的角质蜡生物合成过程中发挥着重要的调控作用，影响着植物对环境的适应性。
- BoBZR1 基因的组织特异性表达和相关性分析：通过对甘蓝不同组织（愈伤组织、根、茎、叶、花和角果）的 RNA - Seq 分析，发现所有 BoBZR1 基因在这些组织中均有表达，但表达水平存在差异。例如，BoBZR1 - 1、BoBZR1 - 3 等基因在茎中高表达，在花中低表达；BoBZR1 - 2 在叶中表达量最高。这种组织特异性表达模式暗示着 BoBZR1 基因在甘蓝不同组织的生长发育过程中发挥着不同的功能。
- 蛋白质 - 蛋白质相互作用：利用 STRING 数据库分析 BoBZR1 蛋白之间的相互作用，发现它们不仅自身之间存在相互作用，还与其他多种蛋白相互作用，形成了复杂的网络。网络的平均局部聚类系数为 0.269，部分基因相互关联形成不同的簇，而 BoBZR1 - 4 和 BoBZR1 - 10 与其他基因无明显关联。这表明 BoBZR1 蛋白参与了甘蓝细胞内多种复杂的生物学过程和信号通路。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：在甘蓝中存在 12 个 BoBZR1 基因，它们在染色体上分布不均，启动子区域含有多种与生长、胁迫和激素调节相关的元件。表达分析显示，BoBZR1 - 2 在多个组织中持续高表达，暗示其在植物生长发育中具有重要作用；同时，BoBZR1 基因参与角质蜡生物合成，可能有助于植物抵御环境胁迫。这项研究首次全面地对甘蓝 BoBZR1 基因家族进行了分析，为后续深入探究 BoBZR1 基因在甘蓝应对环境胁迫和生长发育过程中的功能和作用机制奠定了坚实的理论基础。它就像一把钥匙，为我们打开了深入了解甘蓝生长奥秘和抗逆机制的大门，有望在未来为甘蓝的遗传改良和农业生产提供有力的理论支持。
