茄子作为重要的经济作物，其果实及器官富含花青素，具有较高的营养价值和产业价值。B-box（BBX）转录因子是植物中广泛存在的锌指蛋白，在植物生长发育（如开花、光形态建成）、花青素合成及胁迫响应等过程中发挥关键调控作用，已在拟南芥、番茄、苹果等多种植物中得到深入研究，但茄子中BBX基因家族的系统鉴定、特征分析及功能机制研究仍较为匮乏。
2025年12月12日，上海交通大学陈火英教授团队在Horticultural Plant Journal（IF=6.2）期刊上发表了一篇题为"Genome-wide characterization of B-box gene family in eggplant and functional identification of SmBBX22 in modulating anthocyanin synthesis"的研究论文。该研究通过DAP-seq与RNA-seq技术联合分析，成功鉴定出SmBBX22的下游靶基因，明确其通过调控苯丙烷类和黄酮类生物合成通路正向调控茄子花青素合成的分子机制，不仅填补了茄子SmBBX基因家族调控机制的研究空白，更为作物品质改良提供了关键分子靶点。蓝景科信为该研究提供了DAP-seq和RNA-seq技术支持。
研究结果
- SmBBX 基因家族全基因组特征
本研究通过全基因组分析，鉴定出茄子中33个SmBBX 基因。系统发育分析将其分为5个亚家族（I--V）。结构分析显示，所有SmBBX蛋白均含有1--2个B-box结构域，部分还包含CCT结构域和VP保守基序。研究发现，96.9%的SmBBX蛋白定位于细胞核；片段复制是该基因家族扩张的主要机制，且与番茄BBX基因具有较高进化保守性。
图1. 拟南芥、茄子、水稻和番茄中BBX基因的系统发育分析
图2. 保守结构域（如B-box）内氨基酸序列的比对
图3. 茄子中潜在BBX家族基因的系统发育关系、基序、结构域及基因结构
图4. 茄子中BBX基因的染色体分布
图5. 拟南芥、番茄和茄子之间BBX基因的共线性关系
图6. 潜在调控网络中推定的miRNA与其靶向的SmBBXs之间的相互作用分析
- SmBBX 的组织表达模式
为了探究33个SmBBX 基因在茄子不同发育阶段的功能作用，研究团队通过RNA-seq分析，鉴定出不表达、组成型表达和组织特异性表达三种模式，其中3个基因全程不表达，8个基因在各组织/器官中组成型高表达（如Smechr0100178.1 等），表明其在植物代谢、生长和发育中具重要作用，14个基因呈组织特异性表达（如Smechr0303381.1 在子叶、衰老叶等中高表达），且同一亚家族内表达模式相似。同时，通过qRT-PCR分析了该基因家族在8小时胁迫处理下的表达模式，发现JA处理激活8个基因，ABA处理上调22个基因，低温处理Smechr0202811.1 上调>20 倍，NaCL处理上调22个基因，PEG处理上调20个基因，蓝光处理Smechr1000119.1 上调>60 倍，UV处理诱导28个基因且上调与下调基因数量相等。以上结果表明，SmBBX基因参与多种胁迫响应，其在植物适应和抗逆性中起关键作用。
图7. SmBBXs在不同发育阶段的表达模式
图8. 基于qRT-PCR的SmBBX基因在不同处理（包括JA、ABA、4°C、NaCl、PEG、蓝光和UV-B处理）下的表达模式分析
3.蛋白互作网络预测与验证
本研究借助STRING等工具预测了SmBBX蛋白的相互作用，发现3个SmBBX蛋白在家族内部存在相互作用（如Smechr0602096.1 与Smechr0402438.1 、Smechr0502383.1相互作用），且7个主要位于分支IV和V的SmBBX蛋白可与SmHY5（光形态建成调控因子）、SmCOP1.1/1.2（负调控因子）等关键转录因子相互作用。随后作者通过荧光素酶互补实验（LCI）验证，在烟草细胞中共表达nLUC-SmHY5与BBX19-2-cLUC、SmBBX21-2-cLUC、SmBBX22-cLUC及nLUC-COP1.1与BBX19-2-cLUC时，均产生强烈荧光信号，证实了多个SmBBX蛋白与HY5、COP1的相互作用，与预测结果一致。
图9. SmBBX蛋白之间的相互作用网络
图10. SmBBXs在烟草叶片中与HY5和COP1相互作用
4.SmBBX22是花青素合成关键调控因子
先前的转录组研究发现，SmBBX19-2 、SmBBX21-2 和SmBBX22 三个基因与花青素生物合成相关。研究团队通过双荧光素酶实验证实，SmBBX21-2和SmBBX22可激活花青素合成关键基因SmCHS 和SmDFR 的表达，而SmBBX19-2无此激活作用。为进一步验证SmBBX22的功能，研究人员构建了SmBBX22 过表达株系，结果显示该株系幼苗茎的紫色显著加深，花青素含量最高提升6.5倍，且花青素合成关键基因（AtCHS 、AtF3H 、AtDFR、AtANS ）表达均显著上调，证实SmBBX22正向调控花青素合成。为阐明SmBBX22在茄子中的生理功能，研究团队以茄子'LSHX'为遗传背景构建了SmBBX22 过表达转基因株系，发现其愈伤组织紫色更深，花青素含量显著增加，同时花青素合成结构基因（SmCHI 、SmF3H 、SmDFR 、SmANS ）表达明显上调，表明SmBBX22在调控茄子花青素生物合成中发挥关键作用。此外，研究团队对转基因茄子愈伤组织进行RNA-seq分析，共鉴定出2070个差异表达基因；富集分析显示，这些差异表达基因主要参与次生代谢、苯丙烷类生物合成等通路，其中光调控花青素合成相关的结构基因（如SmF3'5'H ）和转录因子（如SmTT8 、SmHY5）表达显著上调。以上结果共同证实，SmBBX22是茄子花青素生物合成的关键调控因子。
图11. 双荧光素酶报告基因检测分析
图12. 茄子愈伤组织中SmBBX22过表达的表型及结构基因表达水平分析
5.解析SmBBX22的调控网络
为解析SmBBX22的调控机制，研究团队通过DAP-seq分析，共鉴定出27982个高置信度的SmBBX22结合区域，这些区域集中分布在基因启动子附近；对应3915个启动子被结合的靶基因，且这些靶基因显著富集于苯丙烷类生物合成、激素信号转导和黄酮类化合物生物合成等关键通路，同时还揭示了保守的SmBBX22结合基序。作者进一步将DAP-seq和RNA-seq数据进行联合分析，筛选出355个共调控基因，涵盖花青素合成关键结构基因（如F3'5'H、UF3GT ）、激素信号组件（如YUCCA4、PYL2 ）及转录因子（如MYB、bHLH家族成员），明确了SmBBX22直接调控的下游基因网络。
图13. SmBBX22靶基因的鉴定
小结
本研究鉴定了茄子33个SmBBX 基因并分为5个系统发育组，明确其胁迫响应特征与蛋白互作网络；证实SmBBX22通过上调花青素合成相关基因、调控苯丙烷类/类黄酮生物合成通路，正向调控茄子花青素积累，为解析BBX基因功能及茄子品质改良提供了关键依据。
