【摘 要】
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球兰（Hoya carnosa）是夹竹桃科（Apocynaceae）,马利筋亚科（Asclepiadoideae）,球兰属（Hoya）植物。球兰属植物的花具有副花冠,雌雄蕊合生形成合蕊柱,花粉粘生形成花粉块,花部构造精巧,是有花植物形态最复杂的类群之一,也是研究被子植物花结构演化的理想选材之一。MADS-box基因家族被认为是在植物生殖生长和营养器官发育的关键基因家族,在花器官发育过程中具有重要作
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球兰（Hoya carnosa）是夹竹桃科（Apocynaceae）,马利筋亚科（Asclepiadoideae）,球兰属（Hoya）植物。球兰属植物的花具有副花冠,雌雄蕊合生形成合蕊柱,花粉粘生形成花粉块,花部构造精巧,是有花植物形态最复杂的类群之一,也是研究被子植物花结构演化的理想选材之一。MADS-box基因家族被认为是在植物生殖生长和营养器官发育的关键基因家族,在花器官发育过程中具有重要作用。但目前夹竹桃科中的MADS-box基因研究较少。本研究以球兰为研究对象,在对球兰开展花发育相关MADS-box基因家族筛选和鉴定,并在此基础上进行球兰MADS-box基因表达模式分析,从而探讨球兰特殊花结构（副花冠、花粉块、合蕊柱等）的起源与演化,主要结果如下:1、基于全基因组水平对球兰MADS-box基因家族进行了鉴定。发现球兰中有49个MADS-box成员（编号为HcMADS01～HcMADS49）。理化分析表明,球兰49个MADS-box基因蛋白长度为108～776 aa;分子量在11.46～88.63 k Da之间,平均分子量为26.89 k Da。2、同源比较和系统发育分析结果显示,49个HcMADS基因可分为两个亚家族,其中类型I包含16个基因（12个Mα、1个Mβ和3个Mγ）,类型II包含33个基因（28个MIKCC和5个MIKC*）。球兰MADS-box基因可能经历了由II型MIKCC基因到MIKC*类基因再到Mα,Mβ和Mγ类基因的进化过程。3、通过基因结构结构分析,发现系统发育关系相近的球兰MADS-box基因在基因结构上更相似。通过蛋白模序分析发现球兰MADS-box蛋白除具有MADS-box结构域和K-box结构域的组成模序外,同一亚家族的MADS-box基因还具有功能未知的相似模序组成。49个MADS-box基因可准确锚定到假定的9条染色体物理图谱上,其中1号染色体上分布的MADS-box基因最多,11号染色体分布最少。4、表达模式分析结果表明,AGL6基因在球兰中的保留以及B、C/D、E类在球兰花瓣中高表达,可能使球兰演化出区别于其他夹竹桃科植物的特殊花冠——副花冠。MIKC*基因与球兰花粉块的形成有关,MIKC*分支的HcMADS17基因和B、C、E类基因可能共同调控了球兰花粉块的形成。球兰的C/D类基因AG亚家族分为两个分支,并且其中一个分支的HcMADS23基因在合蕊柱中高表达,合蕊柱中高表达还有B、E类基因,B+C/D+E类基因可能共同影响了球兰合蕊柱的形成。本研究以生物信息学手段探讨球兰特殊花结构的起源与演化,为今后展开夹竹桃科植物花发育和演化方面提供基础,也为球兰的分子育种提供支撑依据。
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