《Horticulturae》：Identification and Expression Analysis of SHN Gene Family in Melon
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SHN（SHINE）转录因子属于AP2/ERF超家族，在植物中调控角质层蜡质生物合成与非生物胁迫响应，并在葫芦科作物果实网纹发育中发挥关键作用，但甜瓜（Cucumis melo）中SHN基因家族的系统全基因组分析尚未见报道。本研究以厚皮甜瓜品种‘L5283’为
SHN（SHINE）转录因子属于AP2/ERF超家族，在植物中调控角质层蜡质生物合成与非生物胁迫响应，并在葫芦科作物果实网纹发育中发挥关键作用，但甜瓜（Cucumis melo）中SHN基因家族的系统全基因组分析尚未见报道。本研究以厚皮甜瓜品种‘L5283’为实验材料，在全基因组水平鉴定出9个CmSHN家族成员。研究人员系统分析了其理化性质、染色体分布、进化保守性、启动子顺式作用元件及四类胁迫下的表达模式。结果表明，9个CmSHN基因不均匀分布于6条染色体上；甜瓜、西瓜和黄瓜等葫芦科物种SHN基因间存在广泛同线性，其中黄瓜与甜瓜间基因组结构保守性更高。CmSHN基因启动子中富集六类顺式元件，即光响应、激素响应、胁迫相关、发育相关元件以及昼夜节律和黄酮类生物合成元件，其中光响应元件最丰富，提示光信号可能参与调控CmSHN转录。ABA、冷、旱、盐四种胁迫下的RT-qPCR分析显示，所有CmSHN基因均被不同程度诱导，响应模式与持续时间差异明显；值得注意的是，CmSHN7在四种胁迫处理下诱导倍数均显著高于其他家族成员。本研究系统表征了甜瓜CmSHN家族的基本特征与胁迫响应模式，为阐明蜡质合成与果实网纹形成的分子机制提供基线数据，并为葫芦科作物抗逆分子育种提供候选基因。
研究背景与立项依据：甜瓜（Cucumis melo L.）为重要经济葫芦科作物，厚皮甜瓜成熟果皮形成独特龟裂网纹，该性状源于果实膨大时角质层机械撕裂及后续木栓质与木质素累积沉积，兼具商品外观品质、抗裂性与耐贮性调控功能。植物表皮蜡质与角质构成疏水角质层屏障，限制水分蒸腾并抵御非生物逆境与病原入侵。SHN（SHINE）蛋白属AP2/ERF超家族B-6亚组（亦称ERF-V），是蜡质合成的核心转录调控因子，在拟南芥（AtSHN1/2/3）、番茄（SlSHN3）、黄瓜（CsSHN1拷贝数变异关联网纹强度）及水稻（OsWR1）中功能既保守又分化。然而甜瓜CmSHN家族此前未经系统全基因组鉴定与功能画像，而自然等位变异（如CmSN）与CsSHN1拷贝数变异提示该家族在网纹与抗逆育种中具潜在价值，故研究人员以厚皮甜瓜‘L5283’为材料开展系统解析。
主要技术方法概括：研究人员从CuGenDB获取甜瓜DHL92 v4.0全基因组蛋白序列，以拟南芥132个AP2/EREBP蛋白为查询行BLASTP同源检索（E≤1×10?5），经Pfam与SMART校验完整AP2结构域（PF00847、SM00380），结合MAFFT比对与系统发育拓扑划分亚族，并交叉NCBI CDD（cd00018）确认9个CmSHN成员；染色体定位由GFF3提取经TBtools绘图；理化参数用ExPASy ProtParam、亚细胞定位用Plant-mPLoc；基因结构、MEME基序与SMART结构域经TBtools可视化；选取甜瓜、拟南芥、番茄、水稻、大豆SHN蛋白以MEGA 7.0建邻接（NJ）树（泊松校正、1000次自举）；葫芦科种间同线性用BLASTP+MCScanX经TBtools/Circos绘图；启动子取ATG上游2000 bp用PlantCARE预测顺式元件；组织特异性表达基于NCBI/DDBJ公共转录组（PRJNA603204、DRA006228）热图展示；胁迫表达以‘L5283’三叶一心苗行ABA（100 μmol/L）、冷（15 ℃/6 ℃）、旱（15% PEG 6000）、盐（300 mmol/L NaCl）处理，0/6/12/24 h取第三真叶，RNA提取后RT-qPCR（内参MELO3C008032/CmActin，2?ΔΔCt法，三生物学重复）定量。
研究结果：
3.1 全基因组鉴定与理化特征：从126个含AP2结构域蛋白中归十亚族，B-6亚族确认9个CmSHN；4个与AtSHN1/2/3紧密单系，5个近AtSHN4样。染色体映射显示9基因不均布于6条染色体（7号3个、3号2个、1/2/4/5号各1个）。蛋白长157–246 aa，分子量17.79–27.20 kDa；仅CmSHN2/7为酸性，余为碱性；不稳定指数均>40，脂肪族指数61.66–77.25，GRAVY负值为亲水；亚细胞定位于核为主，部分兼线粒/叶绿/过氧体。
3.2 基因结构与保守基序：均含典型AP2域，Motif 2/4为核心通用基序；外显子6–8个，外显子长度较保守而内含子长度分化明显；同亚支（CmSHN2/5/6）结构高度相似。
3.3 系统发育与同线性：五物种SHN蛋白聚为I–V支，CmSHN散入各支与番茄/水稻/拟南芥直系同源交错，示单双子叶分化前起源且旁系同源功能分化。葫芦科三物种比较中，甜瓜–黄瓜SHN同源块配对更紧凑、序列更保守，表明瓜类共有祖先基因组经片段复制与染色体重排塑造现分布。
3.4 启动子顺式元件：2000 bp启动子获六类元件，光响应（G-box等）最丰，CmSHN9含23个光响应元件居首；激素（ABRE、TGACG-motif）次之；另含胁迫、发育、昼夜节律、黄酮合成元件，提示光–激素–胁迫信号在转录层整合。
3.5 组织特异性表达：CmSHN3/4/5在营养组织、种子、花器高表达；CmSHN5近乎全组织持续高表达且果肉各期最高；CmSHN2仅在果皮早期膨大特异富集、果肉几乎无信号，暗示其参与皮部分化与网纹形成；CmSHN1/7/8仅幼苗少数组织弱信号。
3.6 非生物胁迫响应（RT-qPCR）：ABA下9基因均上调，峰值6/12 h，CmSHN5约200倍、CmSHN7约250倍；冷下多数12 h达峰，CmSHN7约20倍为最冷响应；旱（15% PEG 6000）下7个成员12 h达峰，CmSHN7约280倍；盐（300 mmol/L NaCl）下9基因均12 h达峰，CmSHN7约150倍。CmSHN7在四胁迫下诱导幅度均居首。
讨论部分总结：研究人员指出SHN家族在单双子叶间功能保守但具物种分化（如OsWR1通路异于拟南芥、GmSHN1/9增益大豆蜡质各异），甜瓜9个成员数介于拟南芥3、大豆10、水稻4之间，反映葫芦科独立扩张/收缩。启动子光/ABA元件共富集与已知光–ABA信号互作一致，CmSHN或为皮发育与抗逆的转录整合节点，待酵母单杂与EMSA验证。组织表达中CmSHN2皮特异模式近黄瓜CsSHN1，列为网纹候选；CmSHN5广表达示营养–生殖双重角色；CmSHN7强胁迫诱导示其核心抗逆潜力。讨论强调‘L5283’单基因型结论需多种质验证，后续需基因编辑、稳定转化与性状关联分析确认。
结论部分翻译：本研究通过全基因组生物信息学分析在甜瓜中鉴定出9个CmSHN家族成员，探究其理化性质、染色体位置、系统发育特征及启动子顺式元件组成，并采用RT-qPCR检测ABA、冷、旱、盐处理下表达谱，为探索甜瓜SHN基因在角质层蜡质合成与非生物胁迫响应中的调控功能提供基础数据。
（该解读全文依原文浓缩，未引文献标记与图号，上标下标经标注，专业术语首现附括注英文缩写，载于《Horticulturae》。）
