白菜MAM基因进化研究及MAM1.2基因启动子活性分析

白菜类作物(Brassica rapa)属于十字花科芸薹属、芸薹种植物（Brassica campestris L.），因其品种繁多，适应性广泛，营养价值高，所以在国内蔬菜市场中占据了重要地位。硫代葡萄糖甙（简称硫甙）是十字花科类植物中一种重要的次级代谢产物。硫甙及其水解产物对十字花科植物的风味、防御和人类健康方面有重要作用，因此提高十字花科植物硫甙的含量具有非常重要的意义。MAM是硫甙合成途径中的关键基因，负责为硫甙侧链添加亚甲基，可以导致硫甙的多样化。但目前人们对在白菜类作物中MAM基因的研究相当匮乏。本文通过生物信息学方法，分析拟南芥、盐芥和白菜MAM基因的共线性关系、MAM基因保守基序和表达模式，构建MAM基因系统进化树，从而探索白菜中MAM基因的进化情况；构建不同长度的MAM1.2启动子-GUS融合基因表达载体，检测转基因拟南芥中GUS基因的表达情况，并应用软件预测MAM1.2基因启动序列的重要顺式元件。本研究得到以下结论：1．通过基因组的复制和基因的转座扩增，白菜基因组保留了7个MAM候选基因且白菜MAM候选基因在序列上和拟南芥MAM基因存在较大差异。白菜的7个MAM候选基因的表达量之间存在较大的差异，其中3个白菜MAM候选基因在93份白菜材料中的表达量几乎为0。进化树分析表明，白菜MAM候选基因与拟南芥的MAM基因聚集在不同的分枝上。综上，推测白菜MAM基因可能在拟南芥和白菜物种分化之后进化出了不同于拟南芥MAM基因的功能。2.转基因拟南芥中GUS表达结果表明，通过MAM1.2基因启动子的前1585bp和1042bp的启动子-GUS融合基因表达载体可以驱动GUS基因的表达，而前585bp和310bp不能驱动GUS基因的表达。这个结果表明对启动效率有重要作用的元件应该在MAM1.2基因启动子的585bp~1042bp之间。3．MAM1.2基因启动子区域1585bp序列内分布着多个TATA-box和CAAT-box，其中-19~-24bp区域存在一个TATA-box。-585bp~-1585bp序列内还分布着G-box、CGTCA-motif、TGACG-motif和Skn-1motif等多个motif，这些motif可能在MAM1.2基因的转录中起着重要的调控作用。