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为探究锌离子（Zn2?）依赖型组蛋白去乙酰化酶（HDAs）在甜菜非生物胁迫中的功能，研究人员对甜菜 BvHDA 基因开展全基因组鉴定及表达分析。发现 8 个 BvHDA 基因，且 BvHDA4 负调控耐盐性，为作物抗逆研究提供资源。
在气候变化日益加剧的当下，作物面临着愈发严峻的盐渍和干旱等非生物胁迫挑战，这些胁迫严重制约着全球农业生产。组蛋白修饰作为表观遗传调控的关键环节，在植物应对环境胁迫的过程中发挥着重要作用，其中组蛋白去乙酰化酶（HDAs）通过催化组蛋白去乙酰化反应，影响染色质结构和基因转录，进而调控植物的胁迫适应性。然而，在甜菜这种重要的耐盐经济作物中，HDAs 家族成员在非生物胁迫响应中的具体功能和作用机制却一直不甚明确。为了填补这一研究空白，兰州理工大学生命科学与工程学院以及农业农村部沼气科学研究所的研究人员开展了甜菜 BvHDA 基因的相关研究，该研究成果发表在《Plant Growth Regulation》上。
研究人员采用了一系列关键技术方法来开展研究。首先通过生物信息学手段，从甜菜基因组中鉴定出 8 个 BvHDA 基因；然后利用实时荧光定量 PCR（qPCR）技术分析这些基因在盐和干旱胁迫下的表达模式；接着通过在拟南芥中异源过表达 BvHDA4 基因，深入探究其功能；此外，还运用了系统发育分析、顺式作用元件预测、三维结构建模等技术。
甜菜 BvHDA 基因的鉴定与特征分析
通过同源筛选技术，研究人员从甜菜基因组中成功鉴定出 8 个 BvHDA 基因，命名为 BvHDA1 至 BvHDA8。这些基因的编码序列（CDS）长度在 984 到 1926 bp 之间，编码的蛋白质包含 327 至 641 个氨基酸，外显子数量从 3 到 14 个不等，体现出结构上的多样性。亚细胞定位预测显示，大部分 BvHDA 蛋白定位于细胞核，这与其参与组蛋白去乙酰化的功能相契合。
系统发育与结构分析
系统发育分析表明，甜菜 BvHDA 基因可分为三个类群：I 类（3 个成员）、II 类（4 个成员）和 III 类（1 个成员）。其中，I 类的 BvHDA2、BvHDA4 和 BvHDA8 与拟南芥中已知参与胁迫响应的 AtHDA6、AtHDA9 和 AtHDA19 聚为一支，暗示它们可能具有相似的功能。保守结构域分析显示，所有 BvHDA 蛋白均含有组蛋白去乙酰化酶结构域（HD 结构域），且关键的 Zn2?结合位点高度保守，进一步证实了它们作为 Zn2?依赖型 HDAs 的特性。
胁迫响应表达分析
qPCR 结果显示，在盐胁迫（NaCl 处理）下，除 BvHDA2 外，其他 BvHDA 基因在甜菜地上部均显著上调表达，而在根部，部分基因如 BvHDA5、BvHDA6 和 BvHDA8 则表现为下调。在干旱胁迫（PEG6000 模拟）下，地上部大多数 BvHDA 基因表达显著增强，其中 BvHDA4 在 10% PEG6000 处理下表达量达到对照组的 20 倍，根部则有部分基因呈中度上调。这些结果表明，BvHDA 基因广泛参与甜菜对盐和干旱胁迫的响应。
BvHDA4 功能验证
通过在拟南芥中过表达 BvHDA4 基因，研究人员发现转基因植株在盐胁迫下表现出矮化、子叶黄化、根长缩短和鲜重降低等盐敏感表型，说明 BvHDA4 负调控植物的耐盐性。这一结果为深入理解 BvHDA 基因在胁迫响应中的作用机制提供了直接的实验证据。
研究结论与意义
本研究系统地鉴定和分析了甜菜中的 BvHDA 基因家族，揭示了其在盐和干旱胁迫下的表达模式及功能特性。研究发现，BvHDA 基因在结构和功能上具有多样性，且通过表观遗传调控参与甜菜的非生物胁迫响应，其中 BvHDA4 负调控耐盐性的发现为作物抗逆育种提供了新的靶点。该研究不仅丰富了我们对甜菜耐逆分子机制的认识，还为利用 CRISPR/Cas 等基因编辑技术改良作物的抗逆性奠定了基础，具有重要的理论和实际应用价值。
