带叶兜兰B-class MADS-box基因的克隆与序列分析

【作者】 周妍慧； 贾瑞冬； 杨树华； 赵鑫； 葛红；

【机构】 中国农业科学院蔬菜花卉研究所；

【摘要】 花发育相关的MADS-box基因是决定花形的主要基因,其中B-class基因主要在花瓣和雄蕊中表达,是决定花形的最重要基因。兜兰为兰科杓兰亚科,唇瓣特化成兜状。对兜兰属B-clasS基因的克隆和分析,有助于解析杓兰亚科的特殊花形,并为兰科植物花进化发育研究提供重要补充。以带叶兜兰(Paphiopedilum hirsutissimum)花芽为试材,提取RNA经反转录获得cDNA,参考NCBI中兰科已克隆到的同源基因序列设计引物,利用RACE技术克隆相关基因。用MEGA6.0对B类MADS-box基因进行多序列比对,借助于Clustal X、DNAMAN等软件构建系统进化树。对带叶兜兰B-class MADS-box基因家族的同源基因进行克隆,共得到5个B-class MADS-box基因。氨基酸序列比对结果表明,5个基因均含有典型的MADS结构域和K结构域。PahiPI基因的C末端具有典型的PI结构域;PahiAP3A1、PahiAP3A2、PahiAP3B1、PahiAP3B2的氨基酸序列C末端含有PI-derived结构域(FxFRLOPSQPNLH)和paeloAP3结构域(YGxHDLRLA)。选择41个兰科植物B-class基因,以3个水稻和4个玉米的B-class基因作为外类群,基于DNA序列进行氨基酸序列比对,用邻接法构建了部分兰科植物B-class基因的系统发育树。系统发育结果显示,5个基因分别聚在B-class MADS-box基因家族PI-like亚家族(PahiPI)和paleoAP3-like亚家族的4个分支(PahiAP3A1、PahiAP3A2、PahiAP3B1、PahiAP3B2)上。带叶兜兰与兜兰杂交种P.Macabre已知的4个B-class MADS-box基因PaphPI、PaphAP3-1、PaphAP3-2、PaphAP3-3的遗传距离最近;与长叶美洲兜兰(Phragmipedium longifolium)中的同源基因遗传距离次之;与蝴蝶兰(Phalaenopsis equestris)、文心兰(Oncidium Gower Ramsey)等兰花中的同源基因遗传距离较远;与香荚兰(Vanilla planifolia)中同源基因的遗传距离最远。更多还原