甘蓝型油菜BGLU基因家族鉴定及TGG参与硫代葡萄糖苷分解代谢的机制研究

朱思颖; 毛舒香; 贺春军; 刘丽莉; 谢丰武; 文慧姿; 张大为; 严明理

doi:10.19802/j.issn.1007-9084.2026067

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甘蓝型油菜BGLU基因家族鉴定及TGG参与硫代葡萄糖苷分解代谢的机制研究

遗传育种·生物技术 | 更新时间：2026-10-31

- 甘蓝型油菜BGLU基因家族鉴定及TGG参与硫代葡萄糖苷分解代谢的机制研究
- BGLU gene family analysis and involvement of TGG in glucosinolate catabolism in Brassica napus L.
- 中国油料作物学报 2026年48卷第4期页码：104-118
- 作者机构：
  
  1.湖南科技大学，湖南湘潭，411201
  2.湖南省作物研究所，湖南长沙，410125
  3.岳麓山实验室，湖南长沙，410128
- 作者简介：
  
  朱思颖（2001- ），女，硕士研究生，研究方向为油菜遗传育种，E-mail： 1805496266@qq.com
  张大为（1989- ），博士，副教授，研究方向为油菜遗传育种，E-mail： zhangdawei@hnust.edu.cn；
- 基金信息：
  
  湖南省自然科学基金(2025JJ60173);岳麓山实验室人才计划(2024RC2071);国家重点研发计划(2023YFD1201403);湖南省科技创新计划(2023RC1077);国家自然科学基金(32071965);湖南省科技人才托举项目(2023TJ-Z09);湖南省农业科技创新项目(2025CX75)
- DOI：10.19802/j.issn.1007-9084.2026067
  中图分类号： S565.4
- 收稿：2026-03-02，
  
  纸质出版：2026-08-25
- 稿件说明：
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朱思颖,毛舒香,贺春军等.甘蓝型油菜BGLU基因家族鉴定及TGG参与硫代葡萄糖苷分解代谢的机制研究[J].中国油料作物学报,2026,48(04):104-118.

ZHU Si-ying,MAO Shu-xiang,HE Chun-jun,et al.BGLU gene family analysis and involvement of TGG in glucosinolate catabolism in Brassica napus L.[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(04):104-118.
朱思颖,毛舒香,贺春军等.甘蓝型油菜BGLU基因家族鉴定及TGG参与硫代葡萄糖苷分解代谢的机制研究[J].中国油料作物学报,2026,48(04):104-118. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026067.

ZHU Si-ying,MAO Shu-xiang,HE Chun-jun,et al.BGLU gene family analysis and involvement of TGG in glucosinolate catabolism in Brassica napus L.[J].Chinese Journal of Oil Crop Sciences,2026,48(04):104-118. DOI： 10.19802/j.issn.1007-9084.2026067.

摘要

本研究利用HMMER 3.0软件在甘蓝型油菜X5A全基因组中筛选鉴定BGLU基因家族成员，并通过NCBI CDD和SMART得到验证；利用ExPASy、TBtools等工具分析

BnaBGLU

的理化性质；利用MEGA、TBtools、MEME、PlantCARE等对

BnaBGLU

进行系统进化树构建、基因染色体定位、基因结构分析、蛋白保守基序分析及其启动子顺式作用元件预测；利用转录组数据分析

BnaBGLU

在镉胁迫、盐胁迫及渍害处理下的表达特征；采用SWISS-MODEL和NetSurfP-3.0进行蛋白质结构预测。本研究在甘蓝型油菜基因组中鉴定到198个β-葡萄糖苷酶基因家族成员，不均匀分布于19条染色体上。系统发育分析将其划分为8个独立亚家族（Clade 1~8），其中负责硫代葡萄糖苷水解的典型黑芥子酶（TGG）特异性地聚集在Clade 6。基因结构分析显示家族成员外显子数量差异显著（1~10个），TGG亚家族成员普遍具有保守的基因结构和基序组成（Motif 1~5），TGG核心序列在多倍体化过程中高度保守。串联重复和片段重复共

同促进了BGLU家族在油菜中的扩张。Ka/Ks分析揭示纯化选择主导家族进化，共线性分析证实了油菜与拟南芥、白菜及甘蓝间TGG基因的保守进化关系。表达谱与启动子分析表明，

TGG

同源基因富含茉莉酸和防御响应元件。综上，本研究揭示了

TGG

基因在异源多倍体背景下的扩张与功能特化模式，为深入理解甘蓝型油菜硫代葡萄糖苷代谢调控及抗逆分子育种奠定了基础。

Abstract

For stress resistance breeding in

Brassica napus

β-glucosidase (BGLU) gene family members were identified across the

B. napus

genome using HMMER 3.0 and validated through NCBI CDD and SMART. The physicochemical properties of

BnaBGLU

s were analyzed using ExPASy and TBtools. Phylogenetic analysis

chromosomal localization

gene structure analysis

conserved motif identification

and promoter

cis

-acting element prediction were performed using MEGA

TBtools

MEME

and PlantCARE

respectively. Expression patterns under cadmium stress

salt stress

and waterlogging were examined using transcriptome data. Protein structures were predicted using SWISS-MODEL and NetSurfP-3.0. Totally 198 BGLU family members were identified distributing unevenly across 19 chromosomes. They were classified into 8 subfamilies (Clade 1-Clade 8) by Phylogenetic analysis. Notably

glucosinolate-hydrolyzing typical myrosinase (TGG) specifically clustered in Clade 6. Gene structure analysis revealed substantial variation in exon numbers (1-10)

yet TGG subfamily members exhibited conserved gene structures and motif compositions (Motif 1-5). TGG core sequences remained highly conserved during polyploidization. Both tandem and segmental duplications contributed to BGLU family expansion. Ka/Ks analysis indicated that purifying selection dominated the family's evolutionary trajectory. Synteny analysis confirmed conserved evolutionary relationships of

TGG

genes among

B. napus

Arabidopsis thaliana

B. rapa

and

B. oleracea

. Expression profiling and promoter analysis revealed that

TGG

homologs are enriched in

methyl jasmonate and defense-responsive cis-regulatory elements. In summary

this study elucidates the expansion and functional specialization patterns of

TGG

genes in an allopolyploid context

which might provide deeper understanding on glucosinolate metabolic regulation.

关键词

Keywords

references

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