《Functional & Integrative Genomics》：Genome-wide identification of the BXL gene family in potato (Solanum tuberosum) and functional characterization of StBXL4 in disease resistance
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植物细胞壁重塑基因家族BXL的分子机制研究。系统鉴定出土豆7个StBXL基因，均含保守GH3结构域。启动子分析发现激素响应、非生物胁迫及生长调控元件富集，表明其防御信号整合功能。StBXL4过表达显著增强N. benthamiana抗晚疫病能力，通过SA/JA信号通路调控（NbPR1A/2/5、NbMYC2）及ROS清除（NbPOD）实现抗病，而基因沉默则加剧病害。填补了土豆BXL家族基因组研究空白，为抗病分子育种提供新靶点。
摘要
β-D-木糖苷酶（BXL）基因家族属于糖苷水解酶GH3家族，在细胞壁重塑和植物防御中起着关键作用。然而，其在马铃薯（Solanum tuberosum）中的基因组特征及其功能作用尚未得到充分研究。在本研究中，从马铃薯基因组中系统地鉴定出了7个StBXL基因（StBXL1–StBXL7），这些基因均含有保守的Glyco_hydro_3和Glyco_hydro_3_C结构域，表明其进化保守性与拟南芥（Arabidopsis）相似。启动子分析显示，这些基因富含激素响应元件（如与MeJA相关的CGTCA/TGACG序列）、非生物胁迫相关元件以及生长调控元件，这表明激素和环境信号在防御调节中起着整合作用。表达谱分析表明，Phytophthora infestans感染显著诱导了StBXL4的表达。在Nicotiana benthamiana中的功能实验表明，StBXL4的过表达通过上调水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）响应基因（NbPR1A、NbPR2、NbPR5、NbICS1、NbMYC2）、模式触发免疫（PTI）标记基因（WRKY7、WRKY8）以及抗氧化酶（POD）的表达，增强了对P. infestans的抵抗力，从而减少了过量的H?O?积累。相反，沉默NbBXL4会降低抗病性并削弱ROS清除能力。这些发现表明，StBXL4通过维持ROS平衡和协调多种防御信号通路，在马铃薯免疫中发挥双重调节作用。本研究不仅填补了马铃薯BXL基因家族的基因组空白，还确定了StBXL4作为分子育种策略的候选基因，以增强持久的晚疫病抗性。
β-D-木糖苷酶（BXL）基因家族属于糖苷水解酶GH3家族，在细胞壁重塑和植物防御中起着关键作用。然而，其在马铃薯（Solanum tuberosum）中的基因组特征及其功能作用尚未得到充分研究。在本研究中，从马铃薯基因组中系统地鉴定出了7个StBXL基因（StBXL1–StBXL7），这些基因均含有保守的Glyco_hydro_3和Glyco_hydro_3_C结构域，表明其进化保守性与拟南芥（Arabidopsis）相似。启动子分析显示，这些基因富含激素响应元件（如与MeJA相关的CGTCA/TGACG序列）、非生物胁迫相关元件以及生长调控元件，这表明激素和环境信号在防御调节中起着整合作用。表达谱分析表明，Phytophthora infestans感染显著诱导了StBXL4的表达。在Nicotiana benthamiana中的功能实验表明，StBXL4的过表达通过上调水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）响应基因（NbPR1A、NbPR2、NbPR5、NbICS1、NbMYC2）、模式触发免疫（PTI）标记基因（WRKY7、WRKY8）以及抗氧化酶（POD）的表达，增强了对P. infestans的抵抗力，从而减少了过量的H?O?积累。相反，沉默NbBXL4会降低抗病性并削弱ROS清除能力。这些发现表明，StBXL4通过维持ROS平衡和协调多种防御信号通路，在马铃薯免疫中发挥双重调节作用。本研究不仅填补了马铃薯BXL基因家族的基因组空白，还确定了StBXL4作为分子育种策略的候选基因，以增强持久的晚疫病抗性。
