植物MADS-box基因的研究进展pdf

生物技术通报

综述与专论

BIOTECHNOLOGY BULLETIN

2010年第8期

植物MADS box基因的研究进展

王力娜 范术丽 宋美珍 庞朝友 喻树迅

(中国农业科学院棉花研究所,安阳455000)

摘 要: MADS box基因是一类重要的转录调控因子,在动物、植物、真菌中都有分布。在植物中从根、茎、叶到花的发育,果实的成熟MADS box基因都起作用,尤其是在开花植物中花的发育,开花时间的控制等方面起着重要的作用。综述了MADS box基因的分类、进化、结构、以及MADS box基因在植物花器官发育,开花时间的控制,果实的成熟等方面的作用。

关键词: MADS box基因 转录因子 植物 研究进展

AdvancesintheResearchofMADS boxGeneinPlant

WangLina FanShuli SongMeizhen PangChaoyou YuShuxun

(CottonResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Anyang455000)

mesofplants,animals, Abstrac:t MADS boxgenesencodekeytranscriptionalregulatorsandhavebeenidentifiedinthegeno

andfung.iMADS boxgenescontroldiversedevelopmentalprocessesinfloweringplantsrangingfromroottoflowerandfruitdevelop ment,especiallycontroltheprocessesofthetransitionfromvegetativetoreproductivedevelopmentandestablishmentoffloralorgani dentity.Inthisstudy,theclassification,thestructureandthefunctionofMADS boxgenesweredescribed.

Keywords: MADS boxgene Transcriptionfactors Plant Advances

MADS box基因是真核生物中一类重要的转录

调控因子,在生长发育调控和信号传导中发挥着重要作用,在动物、植物、真菌中都存在。MADS box基因在动物中与心肌发育有关;在酵母中起信息素应答作用;在植物中参与花器官的发育,开花时间的调节,在果实、根、茎、叶的发育中都起着重要的作用。MADS box基因的名称来自酿酒酵母转录因子MCM1、拟南芥花同源异型基因AGAMOUS、金鱼草花同源异型基因DEFICIENS和人血清应答因子SRF4种蛋白的首字母,这4种蛋白质都有一个由56-58个氨基酸组成的高度保守区域称为MADS box结构域,具有这一结构域的基因都是MADS box基因,属于MADS box基因家族。

[1,2]

因的分布几乎遍布整个植物界。在双子叶植物如拟南芥、金鱼草、矮牵牛、葡萄和杨树等植物中MADS

box基因分布广泛;在玉米、水稻、小麦、高粱等单子叶植物中也有大量分布。在植物生长发育不同阶段如苗期、花期等时期均有MADS box基因的表达;在植物的不同部位,如营养器官根、茎、叶和生殖器官花、果实、种子中MADS box基因都有不同程度的表达,并在其中起重要的调控作用。从染色体水平上看,MADS box基因几乎分布在所有的染色体上;从整个基因组水平上看,MADS box基因是一个庞大的家族,分散分布在整个基因组中。1.2 MADS box基因的分类

MADS box基因在现存的动物、植物和真菌中分为两大类: 型MADS box基因和!型MADS box基因。它们的共同特点是都含有一个高度保守的MADS box结构域。

在动物和真菌中 型MADS box基因包括

[4]

1 MADS box基因的一般特性

1.1 MADS box基因的分布

MADS box基因的分布非常广泛,在动物、植物和真菌中都已经分离出来

[3]

。在植物中,MADS box基

收稿日期:2010 02 01

基金项目:中国高新技术研究发展计划(2006AA10A109),国家重点基础研究发展计划(2004CB117306)作者简介:王力娜,女,在读硕士研究生,研究方向:作物遗传育种;E mai:lwangxiao8856@http://www.77cn.com.cn通讯作者:喻树迅,研究员,博士生导师,E mai:lyu@http://www.77cn.com.cn

2010年第8期王力娜等:植物MADS box基因的研究进展

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ARG80/SRF like基因,在植物中是M型MADS box基因;!型MADS box基因在动物和真菌中包括MEF2 like基因,在植物中则是MIKC型MADS box基因。只在植物中存在的MIKC型基因是一种典型的MADS box基因,根据I区序列结构的差异分为2个亚组:MIKC型和MIKC型MADS box基因(图1)。在拟南芥中MADS box基因分为5大类,M 、

[7]

M 、M 、M!、MIKC型基因。其中,M 、M 和M 属于 型MADS box基因,M!和MIKC分别属于!型MADS box基因的MIKC型和MIKC型基因。1.3 MADS box基因的起源和进化

长期以来基因复制被认为是进化中的重要力量,基因组加倍(多倍性)对现存宗族的进化历史有深远的影响

[8]

*

C

[6]

C

*

[5,6]

在陆生植物辐射之前,植物MIKC型MADS box基因发生过一次复制,形成了MIKC型和MIKC型MADS box基因

[11]

*

C

。MIKC型MADS box基因在陆生

[7]

C

植物中存在广泛的多样性,在拟南芥中有39个,水

[5]

稻中有38个。大约3亿年前,在现存的种子植物中至少有7个不同的MADS box基因存在,这些基因可能已经在序列和功能上有了多样性。有研究表明,在大约3亿年前被子植物和裸子植物最近的共同祖先中已经存在MIKC型MADS box基因12类中的7类,分别为AG、AGL6、AGL12、DEF+GLO、GGM13、STMADS11和TM3基因。在大约2亿年前单子叶植物和双子叶植物的最近共同祖先中已经存在12个分支中的AGL2、AGL17和SQUA3个分支,只有包括AGL15和FLC基因的2个亚组,除在芸薹属中还未见报道。另外,MADS box基因家族在现存的

[12]

裸子植物和被子植物中有相似的复杂性。

研究表明, 型MADS box基因比!型MADS box基因进化速度快,出生死亡率高。这可能是因为I型MADS box基因的重要功能少,表达水平很低,所以功能限制少,基因重复的频率高,与!型MADS box基因相比, 型MADS box基因的选择纯度低…… 此处隐藏：14300字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……