Genome-wide identification and characterization of MADS-box gene family of Rhododendron griersonianum Balf. f. et Forrest
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摘要:
MADS-box是在植物生长发育过程中扮演重要角色的一类转录因子，特别是花器官形成、开花时间控制及果实发育与成熟等过程。本研究基于朱红大杜鹃（Rhododendron griersonianum Balf. f. et Forrest）全基因组测序数据，利用生物信息学方法从中鉴定出 81 个 MADS-box 基因，并进行了分析。根据系统发育关系和蛋白结构将 MADS-box分为两类：Type-Ⅰ型包含 24 个基因，Type-Ⅱ型包含57个基因，这些基因不均匀地分布于12条染色体上；81个MADS-box 基因中，存在 6 对片段复制和 1 对串联复制基因，且它们经历了纯化选择作用；同时，基因启动子区域含有光响应、植物生长、激素反应和胁迫响应等顺式作用元件。综上，本研究鉴定了朱红大杜鹃的MADS-box家族转录因子，为深入研究其 MADS-box 蛋白的生物学功能提供了基础。
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关键词:
- 朱红大杜鹃 /
- MADS-box 基因家族 /
- 生物信息学 /
- 基因结构
Abstract:MADS-box genes play an important role in plant growth and development, especially in processes such as floral organ formation, flowering time regulation, and fruit development and ripening. Based on whole-genome sequencing data of Rhododendron griersonianum Balf. f. et Forrest, 81 MADS-box genes were identified and analyzed using bioinformatics methods. Phylogenetic analysis and protein structure classification divided these genes into two classes, including 24 genes in Type-Ⅰand 57 genes in Type-Ⅱ. The MADS-box genes were unevenly distributed across 12 chromosomes, with no genes located on chromosome 2. Among the 81 MADS-box genes, six pairs showed segmental duplications and one pair showed tandem duplication, all of which have undergone purifying selection. The promoter regions of the MADS-box genes contained elements involved in light response, plant growth, hormone response, and stress response. Overall, the identification of MADS-box gene family members provides a reliable reference for further studies on the biological functions of MADS-box proteins in R. griersonianum
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Keywords:
- Rhododendron griersonianum /
- MADS-box gene family /
- Bioinformatics /
- Gene structure
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朱红大杜鹃（Rhododendron griersonianum Balf. f. et Forrest）是杜鹃花属（Rhododendron）朱红大杜鹃亚族的唯一物种，也是中国特有物种。全世界杜鹃花品种中超过10%的亲本都与其有着直接或间接的关系，是名副其实的明星物种。然而，该物种自 1924 年被发表后，在野外几乎销声匿迹，直到 1964 年再次被发现[1]。由于人类活动频繁，其生境遭到严重破坏。2020 年，经本课题组多次实地调查发现，其仅残存 322 株于云南腾冲市，为典型的极小种群野生植物[2]。该物种已被列入 The Red List of Rhododendrons[3]和中国高等植物受威胁物种名录[4]中，均被评为极度濒危（CR）等级。朱红大杜鹃具有株形优美、花色鲜艳、花期长且易驯化等优点，研究其花器官分化具有重要意义，而目前与其相关的研究仅限于全基因组测序与组装等方面，对其花发育方面的研究尚未见报道。通常，花器官的分化主要由 MADS-box 基因家族控制，且该基因家族在果实发育中也发挥作用，但迄今为止，尚未见朱红大杜鹃 MADS-box 基因家族的相关报道。
MADS-box 基因家族最初被鉴定为同源异型基因，是植物中研究最广泛的转录因子家族之一[5, 6]，同时也广泛存在于动物和真菌中[7]，其命名来自酵母（Saccharomyces cerevisiae）MCMI 基因、拟南芥（Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.）AGAMOUS 基因、金鱼草 （Antirrhinum majus L.）DEFTCI 基因及人类 SRF基因的首字母缩写[8]。MADS-box 转录因子的主要特征为具有 58~60 个氨基酸的 DNA 结合结构域，位于蛋白质的 N-端区域，称为 MADS 结构域[9]。根据其蛋白的结构域特征和系统发育关系，可将植物 MADS-box 家族划分成两大类，即 Type-Ⅰ型和 Type-Ⅱ型[10]。基于 SRF-like 结构域的差异，Type-Ⅰ型可进一步划分成 Mα、Mβ 和 Mγ 等 3 个亚族[11]，这些基因的 N 端都包含一个约180 bp的MADS-box保守区域，且明确缺少 K-box 结构域（Keratin-like domain）；Type-Ⅱ型不仅含 MEF2-like MADS 结构域，还含有约 70 个氨基酸的 K-box 结构域、约 30 个氨基酸的 I 结构域（Intervening domain）和长度可变的 C 结构域（Carboxy-terminal domain），故又被称为 MIKC 型 MADS-box 基因[12]；基于Ⅱ型结构域所对应的基因结构以及K-box结构域的不同，可将MIKC划分为 MIKC* 型和 MIKCC型[13-15]。此外，K 结构域介导 MADS-box 蛋白的二聚化，并已被证明参与高级复合物的形成；I 结构域在 DNA 结合二聚体的形成中提供特异性；C 结构域是一个高度多样的区域，但已有研究证实 C 结构域在 MADS-box 蛋白相互作用和转录激活中具有关键作用[16]。多项研究发现，大多数植物中的Ⅰ型 MADS-box 基因比Ⅱ型基因更快地经历了基因复制过程，这可能是由于节段基因复制的频率更高和纯化选择更弱所致[9]。
MADS-box 基因家族在植物生长发育过程中承担多种功能，在参与调控植物非生物胁迫响应、开花时间控制、分生组织和花器官确定、果实成熟、胚发育以及根和叶等营养器官发育中具有突出功能[17-21]，且在植物生长发育过程中，Ⅰ型基因作用一般弱于Ⅱ型[22]。在植物中发现的第一个MADS-box 基因是参与花发育的Ⅱ型基因，Ⅱ型基因还控制开花时间[23]。目前，许多物种的全基因组测序已完成，对 MADS-box 基因功能的理解已更加深刻。在拟南芥[11]、茄子（Solanum melongena L.） [24]、小麦（Triticum aestivum L.）[25]、水稻（Oryza sativa L.）[26]、毛果杨 (Populus trichocarpa Torr. & Gray）[27]和菠萝（Ananas comosus (L.) Merr.）[28]等植物中，MADS-box基因已得到广泛研究，如 Ruelens 等[29]研究发现，二穗短柄草（Brachypodium distachyum (L.) Beauv.）的 MADS-box在调控花发育的“ABCDE 模型”中扮演着非常重要的角色，E 类基因 （SEP1/2、SEP3 和 SEP4）可以形成所有花器官发育所必需的 MADS-box 蛋白复合物；Ferrario 等[30]在圆叶牵牛（Pharbitis purpurea (L.) Voisgt）的研究中发现，FBP2 基因能调控开花时间，且可以调控花萼片的转化。拟南芥 FLC 亚族基因不仅可以调节其开花时间，还可以改变或消除不同生态型的春化作用[23]；高玮林等[31]在对枣（Ziziphus jujuba Mill.）E 类 MADS-box 基因的研究中发现，SEP1/2、SEP3 和 SEP4 同源基因在花发育的整个过程中均有表达，但不同基因在功能和调控模式上均有略微差异，表现出一定的功能分化。在拟南芥中，MADS-box 家族的 AGAMOUS-LIKE6（AGL6）基因在调控其侧生器官发育和开花时间中起关键作用，且在花发育过程中，在所有花器官的近端区域和发育的胚珠中均能检测到 AGL6[20]。孙福辉等[32]对马银花（Rhododendron ovatum (Lindl.) Planch. ex Maxim.）MADS-box 基因家族的研究结果表明，AP1、AP3/PI、AG、SEP 和 MIKC*分支基因均在花器官中特异表达，并构建了花的发育模型。
本研究基于课题组前期获得的朱红大杜鹃全基因组数据[2]，使用生物信息学方法，对其 MADS-box 基因的理化性质、基因结构、染色体定位、共线性和系统进化关系等进行分析，研究结果旨在为 MADS-box 基因家族成员的生物学功能分析奠定基础。同时，理解朱红大杜鹃 MADS-box 基因分子的进化特点，为杜鹃花科植物的花型遗传改良和育种工作提供参考。
1. 材料与方法
1.1 朱红大杜鹃 MADS-box 基因的鉴定及理化性质分析
利用 BLAST和HMMER search 方法鉴定 MADS-box 基因。朱红大杜鹃基因组数据来源于本课题组的全基因组测序数据[2]，拟南芥基因组数据下载自 TAIR 网站（https://www.arabidopsis.org/）。从 Pfam 网站（http://pfam.xfam.org/）下载与 MADS 结构域（PF00319）对应的隐马尔可夫模型（Hidden Markov model，HMM）文件，用 HMMER search 方法在朱红大杜鹃的蛋白序列中检索 MADS-box 蛋白序列，得出一次结果，然后以拟南芥的 MADS-box 蛋白序列为索引，利用 TBtools[33] 软件进行本地 BLAST 比对。将两种方法鉴定的结果合并取交集，将比对后的MADS-box基因家族蛋白序列，利用NCBI的CDD 数据库（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi）和SMART数据库（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/），对其保守结构域进行逐个鉴定分析，剔除结构域不完整、重复的序列，最终获得81个MADS-box转录因子序列。通过在线软件 ExPasy（https://web.expasy.org/protparam/）分析其编码蛋白序列的相对分子质量、理论等电点等基本理化性质。
1.2 系统进化树构建、蛋白基序及保守结构域分析
根据文献获得拟南芥 MADS-box 蛋白序列的登录号[11]，在 TAIR 网站下载拟南芥 107 个MADS-box蛋白序列文件。利用 MAGE 11 软件中的 Clustal W 程序，对朱红大杜鹃和拟南芥的MADS-box蛋白序列进行多序列比对。采用邻近法（Neighbor-joining method，NJ）构建系统发育树，参数设置为：1 000 Bootstrap method、P-distance 模型和 Pairwise deletion，使用 Itol 在线工具（https://itol.embl.de/upload.cgi）对进化树进行美化。将朱红大杜鹃的 MADS-box基因家族全部进行提取，采用MEME在线工具（http://meme-suit.org/meme/tools/meme），分析其蛋白基序，基序的最大数目设置为10。利用 NCBI 数据库的 Batch CD-Search 工具，分析 MADS-box蛋白序列的保守结构域，最后使用 TBtools 软件的 Gene structure view（Advanced）插件对蛋白基序及保守结构域进行可视化。
1.3 MADS-box基因的结构分析
在朱红大杜鹃的 GFF3 文件中提取MADS-box基因序列的注释信息，使用 TBtools 的 Amazing optional gene viewer 模块分析内含子与外显子的组成情况，利用TBtools 软件的 Gene structure view（Advanced）插件进行可视化处理。
1.4 MADS-box基因的染色体分布
在全基因组文件中提取 MADS-box基因在染色体上的定位信息，利用 TBtools 软件的 Gene density profile 插件对染色体颜色进行填充，使用 Map Gene2 Chromosome v2（http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/）在线工具绘制 MADS-box 基因在染色体上的位置。
1.5 MADS-box 启动子顺式作用元件分析
使用 TBtools 软件，在基因组文件中提取 MADS-box 基因转录起始位点上游2 000 bp的序列作为基因的启动子区，利用 Plant CARE在线工具（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html）进行分析，预测启动子区中的顺式作用元件，并对分析结果进行统计，将整理后的数据利用 TBtools 软件进行可视化。
1.6 MADS-box的共线性分析
利用基因组数据库 TAIR 和植物数据库 Ensembl Plants 分别下载拟南芥和毛果杨的MADS-box基因组数据，使用TBtools软件的多重共线性扫描工具包（One step MCScanX）对3种植物进行全基因组共线性分析，获得 ctl、gff 和 collinearity 文件。使用TBtools软件获得朱红大杜鹃各染色体长度文件，找出 MADS-box基因中的高亮基因及所在染色体位置，利用Advanced Circos软件绘制其种内共线性关系图；根据朱红大杜鹃、拟南芥及毛果杨的MADS-box基因 ID，从共线性结果中筛选出 三 者间的共线性基因对，利用 TBtools 软件的Dual systeny plot程序绘制种间共线性图。
1.7 MADS-box的基因复制事件
根据 MADS-box 基因两两之间的 BLASTP 比对结果，获取基因复制的同源事件，利用 MCScanX 进行全基因组共线性分析，鉴定片段复制，然后利用 TBtools 软件计算复制基因的非同义替换率（Ka）和同义替换率（Ks），并进一步计算 Ka/Ks 的比值，分析环境选择压力。判断基因复制事件有两个条件：一是两个基因序列相似性大于 75%，二是相似序列长度大于较长序列的 75%[34]。
2. 结果与分析
2.1 MADS-box 的鉴定及理化性质分析
基于朱红大杜鹃的全基因组数据，进行初步筛选，获得 93 个 MADS-box 基因家族候选基因。利用 NCBI 的CDD 库和SMART对保守结构域进行进一步验证，剔除了 12 个不含 MADS-box 结构域或重复的基因，最终获得 81 个 MADS-box基因家族成员，将其命名为RhMADS1~RhMADS81（附表1
1 ））。对 81 个MADS-box的蛋白序列进行理化性质分析，发现不同序列之间差异较大（附表1）。MADS-box蛋白序列的长度为67~575 aa，最长的是RhMADS66，最短的是RhMADS30，平均为 225 aa。理论等电点在4.76~10.66，平均等电点为 8.12，等电点最大的为RhMADS35，最小的为 RhMADS49，其中58 个蛋白的等电点大于 7。蛋白分子量在 7 769.95~
64848.69 Da，最大的为 RhMADS66，最小的为 RhMADS30。在蛋白稳定性方面，不稳定系数小于40，则该蛋白具有稳定性。在 81 个 MADS-box 蛋白序列中，只有 11 个蛋白的不稳定系数小于 40，其余的均大于 40。脂肪系数最大的是RhMADS2，为118.08，最小的是RhMADS26，为56.50。在亲水性方面，平均亲水系数大于0，表示蛋白有一定的疏水性，小于0，则表示具有亲水性；本研究发现，除了3个蛋白序列的平均亲水性大于 0，其余MADS-box蛋白均小于 0，为亲水性蛋白。2.2 MADS-box 系统发育树的构建
对朱红大杜鹃和拟南芥的 MADS-box蛋白序列进行比对，采用邻接法，构建系统进化树，并用 Itol 工具进行美化。结果显示，81个基因中，有 24个是Ⅰ型基因，其中15个为Mα亚族，3个为Mβ 亚族，6个为 Mγ 亚族；Ⅱ型MADS-box 基因有57 个，其中MICK* 型亚族有5 个，而 MICKC型又可划分为13个亚族，除了OsMADS32、AGL15和FLC 外，其他亚族均含有 MADS-box基因，其中SVP亚族含有的成员最多，为13 个，AGL12和SEP 最少，均为 2 个（图1）。由于 OsMADS32 亚族为单子叶植物所特有，本研究在朱红大杜鹃中未发现。
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图 1 拟南芥与朱红大杜鹃 MADS-box 基因家族的系统进化分析Figure 1. Phylogenetic analysis of MADS-box family in Arabidopsis thaliana and Rhododendron griersonianum2.3 MADS-box蛋白基序及保守结构域分析
本研究从朱红大杜鹃 MADS-box 蛋白共鉴定出 10 个保守基序（附图1
2 ）），命名为 Motif 1~10。Motif 1 是 MADS 域最明显的特征，仅 RhMADS63不含该基序。Ⅱ型中仅 RhMADS11和RhMADS77 不含 Motif 2；Motif 3 和Motif 4是Ⅱ型 MADS-box的典型结构；而 Motif 5~7和 Motif 10 仅存在于Ⅱ型 MADS-box蛋白序列中，Motif 8和Motif 9仅存在于Ⅰ型蛋白序列中。同一亚族的MADS-box 具有相似的Motif结构，而Ⅱ型的结构组成更加多样化，且存在一些亚家族特异性的保守基序，如 SVP 蛋白序列特有的Motif 5（附图1）。对MADS-box蛋白的保守结构域进行分析发现，所有蛋白序列均含有MADS、MADS_SRF或 MADS_MEF2 结构域（附图1），而 K-box 结构域仅存在于Ⅱ型蛋白序列中。此外，朱红大杜鹃 MADS-box 蛋白还含有其他少数几个结构域。2.4 MADS-box基因结构分析
对朱红大杜鹃MADS-box基因的 CDS 序列和基因组 DNA 序列进行分析发现（附图2
3 )），不同基因的长度和外显子的数目及长度差异较大。外显子数目为 1~12 个，其中，RhMADS39 的外显子最多，为 12 个；Ⅰ型MADS-box 基因有 23 个不含内含子，仅 RhMADS14 含有 1 个内含子；Ⅱ型MADS-box 基因中有 21 个具有内含子，其中 RhMADS43 内含子最多，为11个；其余基因均没有内含子。2.5 MADS-box基因的染色体分布
染色体分布分析结果表明（附图3
4 ）），朱红大杜鹃MADS-box 基因家族81 个成员不均匀地分布在 12 条染色体上。其中，第 7 号染色体上分布数量最多，为 14 个，而 2 号染色体上没有分布。染色体长度与 MADS-box 基因的分布没有相关性，最长的第 4 号染色体上仅分布有 5 个基因，而最短的第 12 号染色体上有 8 个。2.6 MADS-box启动子顺式作用元件分析
本研究提取MADS-box转录因子起始位点上游 2 000 bp 的序列作为基因的启动子区，共鉴定出48种顺式作用元件（附图4
4 ） 和附表24 ））。根据其功能注释，可分为：光响应作用元件（23 种）、激素反应作用元件（11 种）、胁迫响应作用元件（6 种）以及植物生长作用元件（8 种）。在MADS-box基因启动子中共鉴定出 876 个光响应元件，主要包括 G-box、Box4、3-AF1 binding site、Chs-Unit 1 m1 等元件，其中，G-box和 Box4 最多，且每个MADS-box至少含有161个与光响应相关的元件；同时，在MADS-box基因启动子中共鉴定出 637 个植物激素反应元件，包括赤霉素、脱落酸、茉莉酸甲酯和水杨酸等相关作用元件。此外，还鉴定出 403 个胁迫响应元件以及 98 个植物生长相关元件。2.7 MADS-box 的共线性分析
种内共线性分析结果表明，共线性 MADS-box 基因分布于3~8 和 11 号染色体上（图2），共检测出 6 对片段重复基因和 1 对串联重复基因 （RhMADS23 与 RhMADS51），这可能是基因重复事件所致，朱红大杜鹃 MADS-box基因在进化过程中可能发生了基因扩张事件。
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图 2 朱红大杜鹃MADS-box基因种内共线性分析Figure 2. Collinearity analysis of Rhododendron griersonianum MADS-box gene物种间共线性分析发现， 朱红大杜鹃25个MADS-box基因与拟南芥的基因存在共线性关系（附图5
5 ）），有69个基因与毛果杨的基因存在共线性关系。除了在 5~8、11和12号染色体与拟南芥存在共线性基因对外，其余染色体均与拟南芥 MADS-box基因不存在共线性基因对。与毛果杨的共线性分析中，在 3、5~8、11~13 号染色体上存在共线性基因对，其余染色体均无共线性基因对。2.8 MADS-box基因复制事件
Ka/Ks<1，表明基因在进化过程中受到纯化选择；Ka/Ks=1，表明基因受到中性选择；Ka/Ks>1，则表示基因受到正向选择。本研究结果显示，存在共线性基因对的 Ka/Ks 值均小于1（附表3
6 ）），表明朱红大杜鹃 MADS-box 基因在进化过程中受到纯化选择作用，基因结构稳定保守，在其基因功能上并无较大差异的分化。3. 讨论
3.1 MADS-box基因家族的鉴定与特征
本研究基于朱红大杜鹃的全基因组测序数据，利用生物信息学方法鉴定出 81 个 MADS-box 基因。根据拟南芥中的分类方法，将其分为 Type-Ⅰ（24个）和 Type-Ⅱ 型（57个）两类。两种类型的成员数目显著差异，可能Ⅱ型基因较Ⅰ型功能复杂，且进化程度更高。目前，在拟南芥[11]、大豆（Glycine max (L.) Merr.）[35]、烟草（Nicotiana tabacum L.）[36]、番茄（Lycopersicon esculentum Mill.） [37]、马银花[32]、萝卜（Raphanus sativus L.） [38]、菊花（Dendranthema morifolium (Ramat.) Tzvel.）[39]、中华猕猴桃（Actinidia chinensis Planch.） [40]和芝麻（Sesamum indicum L.）[41]等植物中分别鉴定出了107、95、183、131、77、144、98、68 和 37 个MADS-box家族成员，各物种 MADS-box 基因的数量有差异，可能与其基因组大小及全基因组复制水平不同有关。理化性质分析结果显示，不同家族成员的蛋白序列长度、等电点、亲水性等差异均比较大，可能与其相对应的功能有关。本研究对朱红大杜鹃 MASD-box的理化性质、系统进化、基因结构、Motif、保守结构域及顺式作用元件等方面进行了分析，研究结果可为进一步探讨该基因家族的功能提供参考。
MADS-box是植物转录因子中研究最为广泛的家族之一，在植物生长发育、胁迫反应以及次生代谢调控等方面起着重要作用[42]，尤其是在植物花序、花发育和果实成熟过程中表达最为明显。在植物花器官发育的“ABCDE”模型中，所涉及的基因多为MADS-box 基因家族，这一家族在调控花器官的形成与分化过程中扮演着至关重要的角色，其中不同花序中的特定表达过程受Ⅱ型基因调节[28]。譬如拟南芥的 SVP 亚族基因是花完整发育的网络调控中心，SOC1 亚族基因可以决定开花时间，SOC1 亚族中的 MADS-box 基因为植物开花信号通路的整合因子，AGL17亚族在调控花发育过程中也发挥重要作用，但拟南芥 SVP 亚族仅有两个成员[43]。本研究发现，朱红大杜鹃的 SVP亚族成员多达13个，AGL17和SOC1亚族成员分别为9个和5个。因此，朱红大杜鹃的SVP亚族可能涉及更加复杂的花发育调控，而AGL17和SOC1亚族则可能协同调控花发育和开花时间。拟南芥的AGL6亚族基因在其侧生器官发育和开花时间的调控中同样不可或缺，其在茎生叶原基的远轴和近端区域以及花苞片中均有表达[20]。朱红大杜鹃的AGL6亚族仅有3个成员，可能在进化过程中发生了基因丢失。由于 MADS-box 转录因子在控制植物开花过程中非常重要，研究该基因家族可能有助于理解朱红大杜鹃濒危的原因。此外，MADS-box基因启动子存在较多的光反应、激素反应及胁迫适应相关的顺式作用元件，进一步表明该家族基因在植物的整个生命周期中，特别是在其生长发育阶段以及面对各种环境胁迫时，发挥着不可或缺的关键作用。
3.2 MADS-box家族的基因结构及保守基序
内含子的数量越多、长度越大，基因剪接的方式就越多样化，因而更易影响基因表达，从而调控蛋白质的活性。同时，内含子丢失的基因具有较高的同义替换率，且丢失的内含子比现存的内含子具有更高的突变率[44, 45]。朱红大杜鹃Ⅰ型MADS-box的结构较为简单，其中23个成员没有内含子，仅有RhMADS14含有1个内含子，这可能是MADS-box基因家族多样化过程中经历了多个内含子的丢失所致；而Ⅱ型具有较多的内含子。蛋白基序分析结果表明，同一组中含有最保守的基序，且这些保守基序在群体特异性功能中发挥着重要作用。MADS-box基因均含有1个MADS保守结构域，而Ⅱ型成员还含有1个独有的 K-box 结构域，意味着Ⅱ型基因功能更复杂，与拟南芥[11]、茄子[24]和马铃薯（Solanum tuberosum L.）[46]中的研究结果相似，可为朱红大杜鹃MADS-box的进化关系提供更多的线索。顺式作用元件分析结果表明，启动子区主要的作用元件可分为4大类型：光响应元件、胁迫响应元件、激素反应和植物生长元件。
3.3 MADS-box基因家族的进化分析
在进化过程中，基因复制产生的新基因可能发挥着新的功能，同时也提高植物适应新环境的能力[47]。本研究中，片段重复（6 对）和串联重复（1 对）基因对均属于Ⅱ型和Mα亚家族，属于Ⅱ型亚家族的基因占 60%，这与浙江红山茶（Camellia chekiangoleosa Hu）[48]相似，Ⅱ型 MADS-box的片段重复比Ⅰ型频率高，可能是Ⅱ型基因出现和分化的时间更早，且Ⅱ型基因的结构也更加保守。MADS-box在7号染色体上分布最多，共有14个基因，这可能是由串联重复所致。基因间的共线性是理解两者亲缘关系的重要途径，朱红大杜鹃与拟南芥之间的共线性基因为 25 对，而与毛果杨间的共线性基因多达 69 对，表明朱红大杜鹃与毛果杨的共线性和同源性更高，亲缘关系可能更近。Ka/Ks 值被认为是研究蛋白质编码基因的选择压力或强度的重要指标[34]。本研究中，朱红大杜鹃中存在共线性基因对的MADS-box基因的Ka/Ks 值均小于 1，表明这些基因在进化过程中受到纯化选择作用。
4. 结论
本研究基于课题组前期建立的朱红大杜鹃全基因组数据库，对其 MADS-box 家族进行了全基因组鉴定，并对其理化性质、系统进化、基因结构、保守结构域、顺式作用元件以及种内与种间共线性等进行了分析，研究结果将有助于理解MADS-box家族在朱红大杜鹃花分化过程中的作用，并为其他植物的相关基因家族研究提供参考。
1 1~2）如需查阅附件内容请登录《植物科学学报》网站（http://www.plantscience.cn）查看本期文章。2 3 4 1~4）如需查阅附件内容请登录《植物科学学报》网站（http://www.plantscience.cn）查看本期文章。5 1~2）如需查阅附件内容请登录《植物科学学报》网站（http://www.plantscience.cn）查看本期文章。6 -
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图 1 拟南芥与朱红大杜鹃 MADS-box 基因家族的系统进化分析
Figure 1. Phylogenetic analysis of MADS-box family in Arabidopsis thaliana and Rhododendron griersonianum
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