禾本科CAD基因家族系统发育分析(2)
1.1 肉桂醇脱氢酶的主要特征
Gross 等(1973)发现了 CAD 基因之后，学者在越来越多的不同植物中发现了 CAD 基因以及同源基因，证实了 CAD 基因在植物体内是以多基因家族形式存在的。肉桂醇脱氢酶（CAD）属于醇脱氢酶蛋白，它的关键氨基酸残基在不同物种之间具有一定的保守性[10]，水稻 (Oryza sativa L.)中有 12 个编码产物有极高相似性的 CAD基因，它们位于水稻染色体组的 9 个不同位点[11]。另外，水稻CAD6 和高粱CAD6 的 C 端都包含一个在植物中存在的过氧化物体定位信号肽SKL[12] ，可见CAD 在物种进化过程中应该保持了一定的连续性。
1.2 肉桂醇脱氢酶的分类情况
研究表明 CAD 是以基因家族的形式存在的，小麦中有 11 个 CAD基因，而且根据功能和结构的不同分为 6 大类[13]；高粱中有14个CAD基因，它们分别分布在染色体7个不同位点上[14]。根据氨基酸和氨基酸序列的同源性之间的差异，可以把肉桂醇脱氢酶（CAD）基因分成三大类[15]：第一类主要存在于裸子植物和被子植物中，第二类、第三类则主要存在于被子植物中。第一类的CAD 主要对文管束的发育过程起到作用。学者猜测肉桂醇脱氢酶是木质素合成过程中关键的酶类之一。第二类以及第三类在木质素合成中起到的作用不是很明显，也许是第一类肉桂醇脱氢酶（CAD）的冗余基因[16]，但是在其它代谢途径中起到重要作用也未可知。
2 材料和方法
2.1 材料来源及序列
在美国国立信息技术中心NCBI数据库中查询下载肉桂醇脱氢酶（CAD）基因序列，发现包含CAD基因的植物有太多种。因此，我选择禾本科的12种来自于不同属的物种进行其CAD基因序列的下载。一共下载了17条基因序列和17条氨基酸序列。将这些基因序列全部复制到一个ultraedit文本中，用MEGA软件打开,进行信息比对。以孝顺竹为例，待分析序列如下：
>Bambusa multiplex CAD (cds)
MGSVASERTVVGWAARDASGHLSPYTYTLRKTGPEDVAVKVLYCGICHTDIHQAKNELGASKYPMVPGHEVVGEVVEVGPEVTKYRAGDVVSVGVIVGCCRECRPCKANVEQYCNKKIWSYNDVYTDGRPTQGGFSSAMIVDQKFVVKVPAGLAPEQAAPLLCAGVTVYSPLKHFGLMAPGLRGGILGLGVGHMGVKVAKSMGHHVTVISSSGKKRTEAMEHLGADAYLVSSDADQMAAAADSLDYIIDTIPVHHPLETYLALLKLDGKHILMGVIGQPLSFVTPMVMLGRKSITGSFIGSMDETEEVLQFCVDKGLTSQIEVVKMDYVNQALERLERNDVRYRLVVDVAGSNIETPPDRSTASDLA
>cinnamoyl alcohol dehydrogenase [Bambusa multiplex] CAD (aa)
MGSVASERTVVGWAARDASGHLSPYTYTLRKTGPEDVAVKVLYCGICHTDIHQAKNELGASKYPMVPGHEVVGEVVEVGPEVTKYRAGDVVSVGVIVGCCRECRPCKANVEQYCNKKIWSYNDVYTDGRPTQGGFSSAMIVDQKFVVKVPAGLAPEQAAPLLCAGVTVYSPLKHFGLMAPGLRGGILGLGGVGHMGVKVAKSMGHHVTVISSSGKKRTEAMEHLGADAYLVSSDADQMAAAADSLDYIIDTIPVHHPLETYLALLKLDGKHILMGVIGQPLSFVTPMVMLGRKSITGSFIGSMDETEEVLQFCVDKGLTSQIEVVKMDYVNQALERLERNDVRYRLVVDVAGSNIETPPDRSTASDLA
2.2 CAD生物信息学分析方法及软件
将在ultraedit整理的全部17条cad基因家族的编码区序列和17条氨基酸序列，用MEGA3.1软件打开，进行同源性比对。并截取一段各序列同源性比较高的图片，便于以后进行结果分析。然后，用MEGA3.1 软件打开比对之后保存的MEGA格式文件，构建系统发育树，默认参数，分别构建NJ以及MP树。最后是采用FIGTREE软件对树文件进行编辑，保存成PNG格式图片。