MIKC型MADS-box基因家族，对于黑麦的生长发育有什么影响？
前言：黑麦是小麦的三级基因源，是小麦育种中重要的遗传资源，花器官发育会影响黑麦产量和质量，MIKC型编码MADS-box蛋白的基因在植物发育过程中起核心作用。
本研究利用生物信息学方法，在黑麦基因组中鉴定出MIKC型编码MADS-box蛋白的基因共47个。
通过生物信息学相关软件对黑麦47个MIKC转录因子的编码序列进行分析，获得黑麦各个转录因子的蛋白理化性质、系统进化树、基因结构、保守基序、共线性和聚类分析等信息，为黑麦MIKC基因家族的序列克隆和功能验证等研究提供理论基础。
黑麦7条染色体上均有MIKC基因分布，黑麦MIKC型MADS-box所有蛋白中既有酸性蛋白，又有碱性蛋白，均为亲水蛋白，其中有25个蛋白的脂溶指数超过80，属于嗜热型蛋白，脂溶指数较高使得蛋白可以较好地适应各种环境。
为确定黑麦MIKC基因家族和其他物种MIKC基因家族之间的关系，对黑麦、小麦和拟南芥3个物种共174个MIKC蛋白质序列采用NJ法构建家族系统发育进化树，再对黑麦中编码MIKC蛋白的MIKC基因进行分类。
分析结果显示，黑麦MIKC基因家族共分成12个亚家族，黑麦SEP/AGL2亚家族中编码MIKC蛋白的基因最多，AGL6亚家族中编码MIKC蛋白的基因最少，无FLC亚家族。
根据其系统发育关系，比较了MIKC基因的内含子和外显子，基因结构分析表明，MIKC型编码MADSbox蛋白的基因结构比较保守，黑麦MIKC家族基因大部分包含外显子和内含子。
植物中大部分MIKC型编码MADS-box蛋白的基因由7个外显子组成，也有少数基因由8个外显子组成。
黑麦MIKC基因家族中10个基因符合植物中编码MADSbox蛋白的基因的典型结构，即7个外显子，每个基因的长度不同，可能与黑麦在进化过程中的染色体片段交换有关。
MADS-box家族基因是在进化过程中通过基因重复事件产生的。
由黑麦分别与小麦和水稻间的共线性结果可知，黑麦与水稻间共有35对共线性基因，其中4RL和5RL与水稻的共线性基因最多。
黑麦与小麦间共有90对共线性基因，其中4RL与小麦7A、7B、7DL的共线性基因最多，7RL与小麦4A、4B、4DL的共线性基因最多，说明黑麦4RL与小麦7A、7B、7DL的亲缘关系更近，黑麦7RL与小麦4A、4B、4DL的亲缘关系更近。
有研究表明，黑麦4RL与7RL两条染色体出现非同源染色体间的易位现象，推测这是导致黑麦的4RL和7RL与小麦染色体间出现反向对应关系的主要原因，根据3个物种的共线性基因数量可知黑麦与小麦的亲缘关系较水稻更近。
利用TBtools软件对黑麦进行物种内的潜在共线性分析发现，黑麦MIKC家族基因在每条染色体上均有分布，且分布不均，其中5RL和7RL上含有的编码MIKC蛋白的基因最多，各有9个，共有3个同源基因对。
这3对基因分别属于同一个亚家族，即SQUA/API、PI和SOC，这些同源基因的序列相似性表明它们可能具有相似的功能。
根据组织器官和发育时期表达的特征，MIKC家族基因可分为11个亚族。
编码SEP/AGL2、AGL6、AG、CGM13蛋白的基因以及ScMIKC17基因，在穗子处均有较高表达量，在开花后10和20d采集的籽粒中也有表达，但表达量低于穗子。
4个亚族基因整体在穗部的表达量较高，但在其他部位无表达，ScMIKC09、ScMIKC35和ScMIKC31、ScMIKC13等4个基因在穗子处的表达量高，其他部位和生长时期均无表达。
利用RNA-seq数据分析不同基因在黑麦中的表达模式，共选出18个具有差异表达的基因，其中17个MIKC基因均出现了不同程度的上调表达，1个基因下调表达，其余基因未出现明显的表达差异。
结论：
总的来说，利用下载的RNA-seq数据进行聚类分析时，4个基因在穗子的表达量较高，而其他部位和生长时期均无表达，再结合物种内共线性分析发现，黑麦中存在3对同源基因且每对各属于一个亚家族，其中ScMIKC31基因仅在穗子表达，且表达量高。
ScMIKC31基因出现上调表达现象，本次RNA-seq验证结果与生物信息学所得结论一致，初步推测ScMIKC31基因为黑麦中与春化开花有关的基因。
