禾本科植物F-box蛋白亚类群的鉴定与快速进化(2)
第一个发现的F-box基因是在对人类的多囊肾病基因座寻找潜在基因时被偶然发现的，它是周期蛋白F(cyclin F)的编码基因。随后发现周期蛋白F是酵母Cdc4突变体的抑制因子。也因此周期蛋白F和Cdc4成为最早被鉴定的F-box蛋白。现在许多F-box蛋白已经在真核生物体中被确定。在植物中，许多F-box蛋白都涉及了种种不同的功能，包括激素信号传导，防御反应，花器和花期控制的发展，光形态发生作用，生理规律和自交不亲和性[6]。UFO蛋白是植物里最先被确定的蛋白，它在花分生组织和花器发育里扮演角色。另一组F-box蛋白包括FKF1、ZTL/LKP1 和 LKP2，在拟南芥里被发现参与了生物钟，花期以及光形态发生的调节。通过前人早期研究，我们不难看出F-box蛋白组成一个十分庞大超基因家族。
目前我们已对苹果基因组编码F-box蛋白的基因进行了全基因组搜索，并分析他们在不同的器官中和进程里染色体的分布，功能域和表达模式[7]。一个被叫做半乳糖氧化酶的特殊结构域首次作为F-box蛋白的功能域被发现，并被指定为一个截然不同的分类等级[8]。转录概况分析表明F-box基因能在所有器官表达，个别基因展现出器官特异性表达，这表明它们具有不同的功能。我们也发现一些F-box基因对寒冷和水果成熟也作出反应。对苹果F-box全基因组水平的研究为植物F-box蛋白的进一步研究提供了有用的信息。
随着全球环境危机的加剧，适应水资源短缺和全球变暖已成为全球植物改良进化的重要方向。禾本科适应性广，分布遍及全球，具有重要经济价值，是人类粮食及牲畜饲料的主要来源，与人类生活密不可分。目前，在植物中关于F-box蛋白的研究主要集中在拟南芥、水稻、玉米中[9]。植物已知功能的 F-box蛋白只有30个，其中22个来源于拟南芥，本研究对高粱[10]、水稻及谷子等进行了转录组测序分析，筛选出168个相关F-box 基因，并对其基因结构、保守基序和系统进化关系进行了简单分析，为进一步研究禾本科 F-box 家族的功能及快速进化提供了依据[11]。
1 数据与方法
1.1 物种选择与序列检索
F-box超家族蛋白的某些F-box蛋白发生了快速进化，本研究选择了一个亚家族F-box基因为研究对象，旨在检测这个亚家族F-box基因的进化特征。本研究目标物种为禾本科植物，主要针对的基因是F-box基因亚家族，涉及到的禾本科植物F-box基因亚家族的鉴定与下载过程如下：1) 直接在TAIR数据库中查询拟南芥F-box基因亚家族，并下载这些序列；2) 以拟南芥F-box基因序列为检索序列，在PHYTOZOME数据库中搜索水稻、高粱、玉米和谷子等禾本科植物的F-box基因，并下载相关数据；3) 将拟南芥和禾本科植物F-box基因进行比较分析，利用Pfam工具确证这些F-box蛋白的功能结构域F-box结构域。
1.2 序列联配与进化分析
利用Clustal Omega(h)在线工具对拟南芥、水稻、玉米、谷子、高粱和二穗短柄草6个物种的F-box基因编码序列进行多序列联配对比，生成比对文件后用MEGA()中的邻接算法构建系统进化树，并对其进行进化分析，系统进化树被MEGA绘制，并在图片处理软件中进行手工美化。