芒果MADS1基因生物信息學(xué)分析

莫永龍+羅世杏+唐玉娟+黃國弟+唐瑩瑩

摘 要：選取南逗邁4號芒成花前后的頂芽進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，在構(gòu)建的cDNA文庫中獲得一條表達(dá)量變化明顯的cDNA，經(jīng)分析該cDNA屬于MADS-box基因家族，命名為MADS1基因，該基因全長為1377bp，編碼459個氨基酸。通過NCBI網(wǎng)站的blast功能分析發(fā)現(xiàn)其具有MADS基因家族典型的MADS結(jié)構(gòu)域和K-box結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合位點(diǎn)、磷酸化位點(diǎn)、二聚體接口；氨基酸同源性比較發(fā)現(xiàn)其與番木瓜的MADS1基因具有較高的相似性，推測它們可能為同源基因，具有相似的生物學(xué)功能。

關(guān)鍵詞：芒果 MADS1基因 生物信息學(xué)

MADS-box基因編碼的蛋白是植物中一類轉(zhuǎn)錄因子，在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育尤其是花發(fā)育中發(fā)揮重要作用[1]。MADS1基因是MADS基因家族成員之一，研究表明MADS1基因可能與植物生殖生長有關(guān)[2]。目前，已從棉花[3]、毛白楊[4]、番茄[5]、朵麗蝶蘭[6]等多個物種中克隆到MADS1基因并對其進(jìn)行序列分析，以期研究其在該研究物種中的功能。

筆者在前期研究芒果成花轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中獲得MADS1基因序列，研究對MADS1基因序列進(jìn)行相關(guān)生物信息學(xué)分析，以期為芒果成花分子調(diào)控機(jī)制研究提供資料。

1 材料與方法

1.1 材料

選取南逗邁4號芒成花前后的頂芽進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，在構(gòu)建的cDNA文庫中獲得一條表達(dá)量變化明顯的cDNA，該cDNA屬于MADS-box基因家族，命名為MADS1基因。

1.2 方法

在NCBI網(wǎng)站上通過BLAST功能對該基因進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析并獲得其他物種MADS1基因序列，利用DNA MAN軟件進(jìn)行核苷酸和氨基酸多序列比對，構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 MADS1同源基因核苷酸序列比對分析

用前期獲得的MADS1基因序列與NCBI上已登錄的來自銀杏（Ginkgo biloba）、板栗（Castanea mollissima）、荔枝（Litchi chinensis）、番木瓜（Carica papaya）、葡萄（Vitis vinifera）、歐洲榛（Corylus avellana）、甜櫻桃（Prunus avium）和野芭蕉（Musa acuminata）的MADS1基因進(jìn)行核苷酸序列比對。從表1可以看出，芒果與這8個物種的MADS1基因同源性基本在40 %～50 %，其中與銀杏和板栗的相似性較高達(dá)到54.8 %。

2.2 芒果MADS1基因氨基酸結(jié)構(gòu)分析

芒果MADS1基因全長1377bp，用NCBI網(wǎng)站中BLAST分析其結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，該基因共編碼459個氨基酸，其中212-290段序列為保守的MADS結(jié)構(gòu)域，292-375段序列為K-box結(jié)構(gòu)域，這兩個結(jié)構(gòu)域都是MADS-box基因家族典型的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，從圖1中可以看出該基因還有DNA結(jié)合位點(diǎn)、磷酸化位點(diǎn)、二聚體接口結(jié)構(gòu)。由此可以看出，該基因?qū)儆贛ADS-box基因家族，其家族基因編碼的蛋白都是轉(zhuǎn)錄因子。

2.3 系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化分析

將芒果MADS1基因翻譯成氨基酸后與番木瓜、葡萄、荔枝等果樹的MADS1基因進(jìn)行同源性分析，從圖2中可以看出芒果與這8個物種的同源性為27 %～47 %之間，與番木瓜同源性較高，為48 %，與甜櫻桃同源性最低，為27 %。

3 結(jié)論與討論

本文通過分析前期研究的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)得到一個成花前后表達(dá)量變化明顯的cDNA，對其序列進(jìn)行相關(guān)生物信息學(xué)分析，分析表明該基因具有MADS-box基因家族典型的MADS結(jié)構(gòu)域和K結(jié)構(gòu)域，該基因?yàn)镸ADS基因家族成員MADS1基因，全長1377 bp，共編碼459個氨基酸。高志民等在2010年從毛竹中分離出PeMADS1基因，構(gòu)建PeMADS1基因植物表達(dá)載體并將其轉(zhuǎn)化到擬南芥中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥呈現(xiàn)開花提早、發(fā)育遲緩等表型，表明該基因可能參與毛竹由營養(yǎng)生長向生殖生長的發(fā)育調(diào)控[2]。根據(jù)序列同源性高即可能功能相似原則推斷，芒果MADS1基因可能在芒果成花過程中起重要調(diào)控作用，但其如何調(diào)控芒果成花還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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[5] 劉旦梅， 張彥潔， 裴雁曦. 番茄MADS-box基因Lemads1的可變剪接與表達(dá)模式分析[J]. 中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)， 2016（6）：641-648.

[6] 袁秀云， 田云芳， 蔣素華， 等. 朵麗蝶蘭MADS-box基因DtpsMADS1的克隆與表達(dá)特性[J]. 植物研究， 2014，34（1）：53-61.