摘要：AP2作為一類植物轉(zhuǎn)錄因子，在花的發(fā)育和營養(yǎng)器官的形成過程中都起著非常重要的作用。旨在對蔓花生(Arachis duranensis)AP2蛋白的理化性質(zhì)及分子進化關(guān)系等進行詳細的生物信息學(xué)分析。結(jié)果表明，蔓花生AP2基因家族成員編碼蛋白亞細胞定位預(yù)測均在細胞核中，有11個成員的理論等電點小于7，推測該家族蛋白多為酸性蛋白，有8個成員存在2個保守結(jié)構(gòu)域;該家族成員均無信號肽;除了Aradu.SE6Q0與Aradu.42K79成員中存在跨膜現(xiàn)象外，其他成員鮮少出現(xiàn)跨膜現(xiàn)象。親疏水性預(yù)測結(jié)果表明，蔓花生AP2基因家族編碼蛋白的親疏水性系數(shù)均小于0，推測其為親水蛋白;磷酸化位點主要集中在絲氨酸上;其二級結(jié)構(gòu)以無規(guī)則卷曲和α-螺旋為主。研究還得出，蔓花生AP2基因家族編碼蛋白的主要保守基序是Motif1、Motif2和Motif4;Motif3、Motif4都含有YRG結(jié)構(gòu)域，Motif5含有RAYD結(jié)構(gòu)域;構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹也有力地說明了AP2基因家族的進化程度。

　　關(guān)鍵詞：蔓花生;AP2基因;基因家族;生物信息學(xué)

　　蔓花生(Arachis duranensis)，別稱遍地黃金，是豆科蝶形花亞科蔓花生屬的多年生宿根草本植物，原產(chǎn)于亞洲熱帶及南美洲地區(qū)，其根系發(fā)達，抗逆性強，病蟲害少，是動物的良好牧草[1-6]。蔓花生有一定的耐熱耐旱性、抗寒性、耐陰性、耐貧瘠性[2-3，7-13]，對有害氣體有較強的抗性[14-15]。APETALA2(AP2)是一類植物轉(zhuǎn)錄因子，其結(jié)構(gòu)首次被發(fā)現(xiàn)于擬南芥中，并證實在花的發(fā)育過程中和營養(yǎng)器官中均有表達[16-20]。該類因子由60～70個氨基酸殘基組成，并參與DNA的結(jié)合過程[18，21-22]。AP2基因家族是AP[STBX]2[STBZ]/ERF超級基因家族下的1個分支，其家族蛋白包含2個重復(fù)的AP2結(jié)構(gòu)域，即AP2-R1和AP2-R2，根據(jù)2個結(jié)構(gòu)域是否含有插入序列，將AP2基因家族分為ANT組、euAP2組，此外，AP2基因家族還含有較長的識別序列GCAC(A/G)N(A/T)TCCC(A/G)ANG(C/T)元件[23-28]。AP[STBX]2/ERF超級基因家族中除AP2[STBZ]家族外，還包括ERF家族和RAV家族，ERF家族編碼蛋白含有1個AP2結(jié)構(gòu)域，RAV家族編碼蛋白含有1個AP2結(jié)構(gòu)域和1個B3結(jié)構(gòu)域，其中B3結(jié)構(gòu)域在其他植物的特異轉(zhuǎn)錄因子中是1個保守的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域[21]。AP[STBX]2[STBZ]/ERF亞家族成員通過與CC、CRT/DRE、JERE或VWRE等作用元件相互作用而誘導(dǎo)下游基因的表達[29-32]。AP2參與花發(fā)育、小穗分生組織的形成、葉表皮細胞識別和胚胎發(fā)育等過程的調(diào)控[33]以及花器官的識別，如花瓣、萼片[34-38]。在AP[STBX]2[STBZ]家族編碼蛋白中，擬南芥蛋白AP213(AP2)、AP2-14(TOE1)、AP2-8(AIL6)、AP2-12(AIL7)含有EAR-like基序[17]。AP2的CAP2在鷹嘴豆(Cicer arietinum Linn.)中具有抗鹽、抗干旱脅迫的功能[39]，EgAP2-1在油棕(Elaeis guineensis Jacq.)中調(diào)控合子和體細胞胚的發(fā)育[40]。AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子基因家族的結(jié)構(gòu)和進化在擬南芥、水稻和大豆中是相對保守的[41]，許多亞家族和亞類存在于這3個物種中，這說明絕大多數(shù)AP2/ERF亞家族成員存在于物種分化之前[18]。AP[STBX]2[STBZ]轉(zhuǎn)錄基因在花生種子發(fā)育的4個時期的表達存在差異[33]，其通過影響胚、胚乳和種皮的發(fā)育來控制種子的大小，同時通過對糖代謝的影響來影響種子的質(zhì)量[18，39，42]。目前尚未見關(guān)于蔓花生AP2基因家族理化特性及其進化關(guān)系的報道，因此，本研究以蔓花生AP2蛋白序列為材料，利用生物信息學(xué)工具對蔓花生AP2基因家族的理化特性、保守基序和系統(tǒng)進化關(guān)系進行詳細研究，以期為進一步研究和揭示AP2基因家族在蔓花生生長發(fā)育、基因調(diào)控中的作用提供參考依據(jù)。

　　1 材料與方法

　　1.1 材料

　　從PlantTFDB數(shù)據(jù)庫[43](http：//planttfdb.cbi.pku.edu.cn/)中下載蔓花生、野花生、花生3個落花生屬和擬南芥的AP2蛋白序列，以及二穗短柄草(Brachypodium distachyon)AP2家族成員Bradi2g37800.13.p、鷹嘴豆AP2家族成員XP 004506004.1、黃花蒿(Artemisia annua)AP2家族成員Aan013559、木豆(Cajanus cajan)AP2家族成員C.cajan 21449、大豆(Glycine max)AP2家族成員Glyma.12G073300.1.p、綠豆(Vigna radiata)AP2家族成員Vradi03g03260.1、蕓豆(Phaseolus vulgaris)AP2家族成員Phvul.011G071100.1、向日葵(Helianthus annuus)AP2家族成員Han007343、芝麻(Sesamum indicum)AP2家族成員XP 011089852、蓖麻(Ricinus communis)AP2家族成員28752.m000339、玉米(Zea mays)AP2家族成員GRMZM2G700665 P03、印度水稻(Oryza sativa ssp. indica)AP2家族成員BGIOSGA018911-PA、小麥(Triticum urartu)AP2家族成員TRIUR3 14819-P1的蛋白序列。

　　1.2 方法

　　1.2.1 蔓花生AP2基因家族理化性質(zhì)的分析及亞細胞定位 利用在線程序PrtoParam[44-47](https：//web.expasy.org/protparam/)統(tǒng)計蔓花生AP2基因家族的編碼氨基酸數(shù)量、理論等電點、分子量、帶正電荷氨基酸殘基數(shù)、帶負(fù)電荷氨基酸殘基數(shù)和脂肪族氨基酸指數(shù)及總平均親疏水性等理化性質(zhì)信息，并在PlantTFDB數(shù)據(jù)庫中以擬南芥基因序列為探針，進行BLAST對比。利用在線軟件CELLOv2.5(http：//cello.life.nctu.edu.tw/)[48]對17條蔓花生的AP2蛋白序列進行亞細胞定位。

　　推薦閱讀：貝類生物研究論文投稿期刊推薦