MIKC型MADS-box基因家族，對于黑麥的生長發育有什麼影響？
前言：黑麥是小麥的三級基因源，是小麥育種中重要的遺傳資源，花器官發育會影響黑麥産量和品質，MIKC型編碼MADS-box蛋白的基因在植物發育過程中起核心作用。
本研究利用生物資訊學方法，在黑麥基因組中鑒定出MIKC型編碼MADS-box蛋白的基因共47個。
通過生物資訊學相關軟體對黑麥47個MIKC轉錄因子的編碼序列進行分析，獲得黑麥各個轉錄因子的蛋白理化性質、系統進化樹、基因結構、保守基序、共線性和聚類分析等資訊，為黑麥MIKC基因家族的序列克隆和功能驗證等研究提供理論基礎。
黑麥7條染色體上均有MIKC基因分布，黑麥MIKC型MADS-box所有蛋白中既有酸性蛋白，又有堿性蛋白，均為親水蛋白，其中有25個蛋白的脂溶指數超過80，屬于嗜熱型蛋白，脂溶指數較高使得蛋白可以較好地适應各種環境。
為确定黑麥MIKC基因家族和其他物種MIKC基因家族之間的關系，對黑麥、小麥和拟南芥3個物種共174個MIKC蛋白質序列采用NJ法建構家族系統發育進化樹，再對黑麥中編碼MIKC蛋白的MIKC基因進行分類。
分析結果顯示，黑麥MIKC基因家族共分成12個亞家族，黑麥SEP/AGL2亞家族中編碼MIKC蛋白的基因最多，AGL6亞家族中編碼MIKC蛋白的基因最少，無FLC亞家族。
根據其系統發育關系，比較了MIKC基因的内含子和外顯子，基因結構分析表明，MIKC型編碼MADSbox蛋白的基因結構比較保守，黑麥MIKC家族基因大部分包含外顯子和内含子。
植物中大部分MIKC型編碼MADS-box蛋白的基因由7個外顯子組成，也有少數基因由8個外顯子組成。
黑麥MIKC基因家族中10個基因符合植物中編碼MADSbox蛋白的基因的典型結構，即7個外顯子，每個基因的長度不同，可能與黑麥在進化過程中的染色體片段交換有關。
MADS-box家族基因是在進化過程中通過基因重複事件産生的。
由黑麥分别與小麥和水稻間的共線性結果可知，黑麥與水稻間共有35對共線性基因，其中4RL和5RL與水稻的共線性基因最多。
黑麥與小麥間共有90對共線性基因，其中4RL與小麥7A、7B、7DL的共線性基因最多，7RL與小麥4A、4B、4DL的共線性基因最多，說明黑麥4RL與小麥7A、7B、7DL的親緣關系更近，黑麥7RL與小麥4A、4B、4DL的親緣關系更近。
有研究表明，黑麥4RL與7RL兩條染色體出現非同源染色體間的易位現象，推測這是導緻黑麥的4RL和7RL與小麥染色體間出現反向對應關系的主要原因，根據3個物種的共線性基因數量可知黑麥與小麥的親緣關系較水稻更近。
利用TBtools軟體對黑麥進行物種内的潛在共線性分析發現，黑麥MIKC家族基因在每條染色體上均有分布，且分布不均，其中5RL和7RL上含有的編碼MIKC蛋白的基因最多，各有9個，共有3個同源基因對。
這3對基因分别屬于同一個亞家族，即SQUA/API、PI和SOC，這些同源基因的序列相似性表明它們可能具有相似的功能。
根據組織器官和發育時期表達的特征，MIKC家族基因可分為11個亞族。
編碼SEP/AGL2、AGL6、AG、CGM13蛋白的基因以及ScMIKC17基因，在穗子處均有較高表達量，在開花後10和20d采集的籽粒中也有表達，但表達量低于穗子。
4個亞族基因整體在穗部的表達量較高，但在其他部位無表達，ScMIKC09、ScMIKC35和ScMIKC31、ScMIKC13等4個基因在穗子處的表達量高，其他部位和生長時期均無表達。
利用RNA-seq資料分析不同基因在黑麥中的表達模式，共選出18個具有差異表達的基因，其中17個MIKC基因均出現了不同程度的上調表達，1個基因下調表達，其餘基因未出現明顯的表達差異。
結論：
總的來說，利用下載下傳的RNA-seq資料進行聚類分析時，4個基因在穗子的表達量較高，而其他部位和生長時期均無表達，再結合物種内共線性分析發現，黑麥中存在3對同源基因且每對各屬于一個亞家族，其中ScMIKC31基因僅在穗子表達，且表達量高。
ScMIKC31基因出現上調表達現象，本次RNA-seq驗證結果與生物資訊學所得結論一緻，初步推測ScMIKC31基因為黑麥中與春化開花有關的基因。
