茄子(Solanum melongena L.) SmRR基因家族全基因组鉴定及其在非生物胁迫和生长素响应中的功能解析

本研究首次对茄子响应调节蛋白(RRs)基因家族进行全基因组鉴定，发现32个SmRRs成员（7个A型、16个B型和9个假响应调节子PRRs），通过系统发育、基因结构和顺式元件分析揭示其进化特征。研究人员通过qRT-PCR证实SmRR9显著响应盐胁迫，SmRR1/SmRR9参与干旱响应，SmRR5/SmRR6介导IAA信号通路，为解析茄子抗逆机制和激素互作提供新靶点。论文发表于《BMC Genomics》，为分子育种改良茄子抗逆性奠定理论基础。

　　

在植物应对干旱、盐碱等非生物胁迫的过程中，双组分系统(TCS)扮演着核心信号枢纽的角色。作为TCS的关键元件，响应调节蛋白(RRs)通过介导细胞分裂素信号转导，调控植物生长发育与环境适应性。尽管拟南芥、水稻等模式植物的RRs功能已被深入解析，但在具有重要经济价值的茄科作物中，特别是茄子(Solanum melongena L.)，RR基因家族的系统研究仍属空白。由于茄子生产常受干旱和盐胁迫制约，揭示其RRs的分子机制对培育抗逆品种具有迫切需求。

福建农林大学园艺植物遗传与育种重点实验室的研究团队在《BMC Genomics》发表研究，通过生物信息学与实验验证相结合的策略，首次完成茄子RR基因家族的全面解析。研究人员采用Blastp和HMM方法从茄子基因组中鉴定出32个SmRRs，利用系统发育树将其划分为A型、B型和PRRs三类（未发现C型成员）。通过染色体定位、基因结构和保守基序分析揭示家族进化特征，结合启动子顺式元件预测和跨物种共线性分析阐明功能分化。基于转录组数据和qRT-PCR实验，系统评估了SmRRs的组织表达模式及对盐胁迫（200 mM NaCl）、干旱（20% PEG6000）和生长素（100 μM IAA）的响应规律。

关键技术方法
研究整合多种技术：1) 全基因组鉴定采用Blastp和HMM双重筛选；2) 系统发育分析涵盖茄子、拟南芥及4种茄科作物共225个RRs；3) MEME工具解析保守基序，PlantCARE预测启动子顺式元件；4) MCScanX分析基因复制事件；5) 基于NCBI转录组数据（PRJNA328564）绘制组织表达谱；6) 水培幼苗胁迫处理（0-48 h时间梯度）结合qRT-PCR验证关键基因。

主要研究结果

1. SmRRs的系统鉴定与分类
通过REC结构域(PF00072)筛选获得32个高置信度SmRRs，其蛋白长度差异显著（129-781 aa），等电点pI多呈酸性（仅SmRR14/SmRR18>7）。系统发育树显示茄科作物RRs呈现类型特异性聚类，茄子与番茄SlRRs亲缘关系最近。值得注意的是，茄子独缺失C型RRs，暗示其在进化过程中发生谱系特异性丢失。

2. 基因结构与进化特征

A型SmRRs均含5个保守基序（motif 4/8/1/3/2），而B型特有motif 7/9。染色体定位显示12号染色体聚集6个B型基因，串联重复事件（如SmRR20-SmRR22簇）推动家族扩张。共线性分析发现茄子与拟南芥、番茄分别存在18和33个同源区块，其中SmRR5/SmRR6、SmPRR7/SmPRR8等13对基因源于片段复制。

3. 表达模式与功能分化
组织表达热图显示：

12个基因（如SmRR7、SmRR21）表达沉默，而SmRR1/SmPRR9组成型高表达。根部富集表达特征与细胞分裂素合成位点吻合。胁迫响应实验表明：

盐胁迫下SmRR9表达激增21.4倍（6 h峰值）；干旱诱导SmRR1/SmRR9表达量分别达对照14倍和16.3倍；IAA处理显著抑制SmRR5/SmRR6（降至1/16-1/11.5），揭示其参与生长素-细胞分裂素拮抗通路。

结论与意义
该研究填补了茄科作物RR基因家族研究的空白，首次阐明：1) SmRRs通过基因复制驱动家族扩张；2) 启动子富含ABRE、MBS等应激元件，与抗逆功能吻合；3) SmRR9/SmRR1作为核心胁迫响应节点，SmRR5/SmRR6参与激素互作。这些发现为利用分子设计育种提升茄子抗逆性提供理论依据，尤其为干旱/盐渍地区品种改良指明分子靶标。后续研究可聚焦候选基因的遗传转化与功能验证，进一步解析其下游调控网络。