生姜BBX基因家族全基因组鉴定及其在非生物胁迫响应中的调控机制研究

为解决生姜(Zingiber officinale Roscoe)在栽培中面临的环境胁迫问题，研究人员系统鉴定了31个ZoBBX基因家族成员，通过多组学分析揭示了其在开花调控和ABA/冷/旱/热/盐胁迫响应中的关键作用，发现ZoBBX#11/27可能调控开花而ZoBBX#05/17参与胁迫应答，为生姜抗逆育种提供新靶点。

　　

生姜作为重要的药食同源作物，其栽培常遭受干旱、盐碱等环境胁迫，导致产量和品质下降。虽然B-box(BBX)锌指转录因子在植物生长发育和环境适应中发挥关键作用，但生姜BBX基因家族的系统研究仍属空白。面对这一挑战，重庆文理学院的研究团队通过全基因组分析揭示了生姜BBX基因的进化特征和功能多样性，相关成果发表在《BMC Genomics》。

研究采用HMMER和BLASTP鉴定了31个ZoBBX基因，利用MEME和MEGA11进行保守基序与系统发育分析，通过RNA-seq和qRT-PCR检测基因表达模式，结合STRING构建蛋白互作网络。样本包括生姜不同发育组织及经ABA、低温(4°C)、高温(40°C)、干旱(PEG6000)和盐(NaCl)处理的叶片。

ZoBBX基因家族鉴定与进化特征
通过全基因组扫描鉴定出31个ZoBBX基因，根据结构域特征分为5个亚家族。亚家族I/II成员含双B-box和CCT(CO-like)结构域，而亚家族V成员结构变异最大。染色体定位显示Scaffold11上基因密度最高(8个)，共发现5对片段重复基因，Ka/Ks分析表明所有基因对均受纯化选择。

顺式作用元件与功能预测
启动子分析发现775个顺式元件，包括359个光响应元件和168个茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件。GO富集显示ZoBBX靶基因显著富集于光刺激响应(GO:0009416)和DNA结合(GO:0003677)等条目，提示其可能整合光信号与胁迫响应。

组织特异性表达模式
28个ZoBBX基因在12种组织中广泛表达，其中ZoBBX#11在成熟花中高表达，ZoBBX#03/04/24/27在花柄中特异性表达。根茎发育过程中，ZoBBX#05/22表达与gingerol合成呈正相关，暗示其可能调控生姜主要活性成分合成。

非生物胁迫响应机制
qRT-PCR验证显示：ABA处理显著上调ZoBBX#17(12倍)；盐胁迫诱导ZoBBX#05/11表达；低温使ZoBBX#03/09表达峰值延迟至24h，而干旱引起ZoBBX#08/17的快速响应(1-3h)。蛋白互作预测发现ZoBBX#17可能与生物钟基因CCA1互作，ZoBBX#20可能通过HY5参与低温信号转导。

该研究首次系统解析了生姜BBX基因家族的进化轨迹和功能分化，发现不同亚家族成员在开花时间调控和胁迫应答中具有功能特异性。特别值得注意的是，ZoBBX#17作为ABA信号通路的核心调控因子，可能通过CCT结构域整合多种环境信号。这些发现不仅丰富了植物BBX基因的进化理论，更为生姜分子育种提供了重要候选基因——通过调控ZoBBX#05/17等关键基因的表达，有望培育出兼具高产和抗逆性的生姜新品种。此外，研究建立的基因表达图谱为解析生姜罕见开花现象的分子机制提供了新线索。