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为探究番茄中甲基酯酶（MES）基因家族功能，研究人员对其开展生物信息学分析。鉴定出 16 个 SlMES 基因，分 3 亚家族，发现其与生长、发育及胁迫响应相关，为番茄基因功能研究奠定基础。
在植物的生长发育进程中，激素的动态调控起着关键作用，其中甲基化激素如茉莉酸甲酯（MeJA）、水杨酸甲酯（MeSA）等需经甲基酯酶（MES）催化脱甲基后才能激活发挥功能。MES 作为一类重要的 α/β 水解酶超家族成员，在植物应对生物和非生物胁迫、调节生长发育等方面意义重大。然而，番茄作为全球重要的园艺作物，其 MES 基因家族的系统性研究却较为匮乏，尤其是 SlMES 家族成员的鉴定、进化关系及具体生物学功能尚不明确。例如，MeSA 在番茄果实中会产生冬青油风味，可能影响果实口感，而 SlMES 能否通过代谢 MeSA 改善果实风味，以及其在胁迫响应中的角色均需深入探究。
为填补这一研究空白，山东理工大学农业工程与食品科学学院等机构的研究人员开展了番茄 MES 基因家族的系统性研究。相关成果发表在《BMC Plant Biology》上，为解析番茄生长发育和胁迫适应的分子机制提供了重要理论依据。
研究人员主要采用了生物信息学分析与实验验证相结合的技术方法。首先，通过 BLAST 搜索、保守结构域验证等从番茄基因组中鉴定 SlMES 家族成员；利用 MEGA 11 构建系统发育树分析进化关系；借助 TBtools 进行染色体定位和共线性分析；运用 MEME 和 SoftBerry 分析保守基序和基因结构；通过 SWISS-MODEL 等预测蛋白结构和亚细胞定位；利用 Plant CARE 分析启动子顺式作用元件；最后通过 qRT-PCR 验证关键基因的表达模式。实验样本取自番茄不同组织及经激素（MeJA、MeSA、ABA、ET）、低温、病原菌（灰葡萄孢菌 B. cinerea）处理的果实。
鉴定及理化性质分析
通过全基因组搜索，研究人员首次在番茄中鉴定出 16 个 SlMES 基因。理化性质分析表明，其编码蛋白分子量在 19,150.09 Da（Solyc02g065260）至 51,029.79 Da（Solyc06g064870）之间，等电点范围 4.96-9.57，多数为酸性亲水蛋白，且 10 个成员不稳定系数 > 40，属于不稳定蛋白。
系统发育与进化分析
基于番茄与拟南芥的 36 个 MES 蛋白构建的系统发育树显示，SlMES 家族分为 A、B、C 三个亚家族。亚家族内成员具有相似的基因结构、保守结构域和基序，暗示功能相近。例如，Solyc03g44740 与拟南芥 AtMES10 聚于一支，可能具有 MeJA 水解活性；Solyc03g095550 和 Solyc06g048570 与 AtMES17 相近，可能特异性水解 MeIAA。
染色体定位与共线性分析
SlMES 基因分布于番茄 1、2、3、5、6 号染色体，其中 2 号和 3 号染色体分布最多（各 5 个），且多位于染色体末端。鉴定出两对片段复制基因（Solyc01g108750/Solyc03g095550、Solyc02g089060/Solyc05g012180），其 Ka/Ks<1，表明受纯化选择压力。种间共线性分析显示，番茄与拟南芥有 11 对共线基因，与水稻仅有 2 对，说明番茄与拟南芥的 MES 基因家族进化关系更接近。
保守基序与基因结构
SlMES 蛋白共鉴定出 8 个保守基序，其中基序 1 和 3 为所有成员共有，属于核心功能结构域；除 Solyc02g065260 外，其余均含基序 2，体现家族进化多样性。基因结构分析显示，外显子数 2-7 个不等，Solyc06g064870 和 Solyc02g089060 外显子数最多，可能与功能分化相关。
蛋白结构与亚细胞定位
二级结构预测显示，SlMES 蛋白均含 α- 螺旋、β- 转角、延伸链和无规则卷曲，其中 α- 螺旋占比 27.27%-33.48%。三维结构建模表明，多数蛋白与已知水解酶模板（如 SABP2、羧酸酯酶）高度相似，序列一致性 69.26%-100%，且均无跨膜结构域。亚细胞定位预测显示，主要分布于细胞质和叶绿体，少数在细胞膜或细胞核。
顺式作用元件分析
启动子区分析发现，SlMES 基因富集激素响应元件（如 SA 响应的 TCA-element、ABA 响应的 ABRE）和胁迫响应元件（如低温响应的 LTR、干旱响应的 MBS），表明其可能参与番茄多激素调控网络及逆境适应。此外，还存在分生组织表达（CAT-box）和昼夜节律调控元件，暗示对生长发育的多维度调控。
组织表达与关键基因验证
数字表达谱显示，SlMES 基因在不同组织中呈现特异性表达模式。Solyc02g065240、Solyc02g065260 等在成熟果实中高表达，提示其在果实成熟中的作用。针对 Solyc02g065260 的深入研究发现，其表达受 ET、MeSA 显著诱导，在灰葡萄孢菌感染时上调，但低温处理下抑制。果实发育阶段表达分析显示，其在红熟期（RR）表达量达高峰，较绿熟期（MG）提高 7.1 倍，印证其通过水解 MeSA 改善果实风味的功能。
研究通过多维度分析，系统揭示了番茄 SlMES 基因家族的进化特征与功能潜力。首次全面鉴定出 16 个家族成员，阐明其在染色体分布、复制事件及结构功能上的特点，发现顺式作用元件与激素 / 胁迫响应的关联，并验证了 Solyc02g065260 在果实成熟和逆境响应中的关键作用。这些成果不仅填补了番茄 MES 家族研究的空白，也为通过基因编辑优化果实品质（如风味调控）、增强抗逆性提供了靶点，为后续功能研究和分子育种奠定了重要基础。研究结果表明，SlMES 家族通过参与激素代谢网络，在番茄生长发育和应对环境胁迫中扮演核心角色，其成员的特异性功能解析将为番茄遗传改良开辟新方向。
