芒果MADS1基因生物信息学分析

莫永龙+罗世杏+唐玉娟+黄国弟+唐莹莹

摘 要：选取南逗迈4号芒成花前后的顶芽进行转录组测序，在构建的cDNA文库中获得一条表达量变化明显的cDNA，经分析该cDNA属于MADS-box基因家族，命名为MADS1基因，该基因全长为1377bp，编码459个氨基酸。通过NCBI网站的blast功能分析发现其具有MADS基因家族典型的MADS结构域和K-box结构域、DNA结合位点、磷酸化位点、二聚体接口；氨基酸同源性比较发现其与番木瓜的MADS1基因具有较高的相似性，推测它们可能为同源基因，具有相似的生物学功能。

关键词：芒果 MADS1基因 生物信息学

MADS-box基因编码的蛋白是植物中一类转录因子，在调节植物生长发育尤其是花发育中发挥重要作用[1]。MADS1基因是MADS基因家族成员之一，研究表明MADS1基因可能与植物生殖生长有关[2]。目前，已从棉花[3]、毛白杨[4]、番茄[5]、朵丽蝶兰[6]等多个物种中克隆到MADS1基因并对其进行序列分析，以期研究其在该研究物种中的功能。

笔者在前期研究芒果成花转录组数据中获得MADS1基因序列，研究对MADS1基因序列进行相关生物信息学分析，以期为芒果成花分子调控机制研究提供资料。

1 材料与方法

1.1 材料

选取南逗迈4号芒成花前后的顶芽进行转录组测序，在构建的cDNA文库中获得一条表达量变化明显的cDNA，该cDNA属于MADS-box基因家族，命名为MADS1基因。

1.2 方法

在NCBI网站上通过BLAST功能对该基因进行保守结构域分析并获得其他物种MADS1基因序列，利用DNA MAN软件进行核苷酸和氨基酸多序列比对，构建系统进化树。

2 结果与分析

2.1 MADS1同源基因核苷酸序列比对分析

用前期获得的MADS1基因序列与NCBI上已登录的来自银杏（Ginkgo biloba）、板栗（Castanea mollissima）、荔枝（Litchi chinensis）、番木瓜（Carica papaya）、葡萄（Vitis vinifera）、欧洲榛（Corylus avellana）、甜樱桃（Prunus avium）和野芭蕉（Musa acuminata）的MADS1基因进行核苷酸序列比对。从表1可以看出，芒果与这8个物种的MADS1基因同源性基本在40 %～50 %，其中与银杏和板栗的相似性较高达到54.8 %。

2.2 芒果MADS1基因氨基酸结构分析

芒果MADS1基因全长1377bp，用NCBI网站中BLAST分析其结构，结果表明，该基因共编码459个氨基酸，其中212-290段序列为保守的MADS结构域，292-375段序列为K-box结构域，这两个结构域都是MADS-box基因家族典型的结构。同时，从图1中可以看出该基因还有DNA结合位点、磷酸化位点、二聚体接口结构。由此可以看出，该基因属于MADS-box基因家族，其家族基因编码的蛋白都是转录因子。

2.3 系统发育进化分析

将芒果MADS1基因翻译成氨基酸后与番木瓜、葡萄、荔枝等果树的MADS1基因进行同源性分析，从图2中可以看出芒果与这8个物种的同源性为27 %～47 %之间，与番木瓜同源性较高，为48 %，与甜樱桃同源性最低，为27 %。

3 结论与讨论

本文通过分析前期研究的转录组数据得到一个成花前后表达量变化明显的cDNA，对其序列进行相关生物信息学分析，分析表明该基因具有MADS-box基因家族典型的MADS结构域和K结构域，该基因为MADS基因家族成员MADS1基因，全长1377 bp，共编码459个氨基酸。高志民等在2010年从毛竹中分离出PeMADS1基因，构建PeMADS1基因植物表达载体并将其转化到拟南芥中，发现转基因拟南芥呈现开花提早、发育迟缓等表型，表明该基因可能参与毛竹由营养生长向生殖生长的发育调控[2]。根据序列同源性高即可能功能相似原则推断，芒果MADS1基因可能在芒果成花过程中起重要调控作用，但其如何调控芒果成花还有待进一步研究。

参考文献

[1] 胡丽芳， 金志強， 徐碧玉. MADS-box基因在果实发育、成熟过程中的作用[J]. 分子植物育种， 2005，3（3）：415-420.

[2] 高志民， 郑波， 彭镇华. 毛竹PeMADS1基因的克隆及转化拟南芥初步研究[J]. 林业科学， 2010，46（10）：37-41.

[3] 郑尚永， 郭余龙， 肖月华， 等. 棉花MADS框蛋白基因（GhMADS1）的克隆[J]. 遗传学报， 2004，31（10）：1136-1141.

[4] 刘程， 苏文龙， 王晓霞， 等. 毛白杨PtMADS1基因的反义表达[J]. 分子植物育种， 2015， 13（2）：386-390.

[5] 刘旦梅， 张彦洁， 裴雁曦. 番茄MADS-box基因Lemads1的可变剪接与表达模式分析[J]. 中国生物化学与分子生物学报， 2016（6）：641-648.

[6] 袁秀云， 田云芳， 蒋素华， 等. 朵丽蝶兰MADS-box基因DtpsMADS1的克隆与表达特性[J]. 植物研究， 2014，34（1）：53-61.