甘蓝硫苷生物合成相关基因FMOGS—OXS的预测与分析

　　摘要：以拟南芥中控制硫苷生物合成相关基因家族FMOGS-OX位点基因全长编码区及蛋白为参考序列，在甘蓝（Brassica oleraceae L.）基因组数据库中进行Blastn和Blastp检索，得到具备Score≥100、E值≤10-10、coverage ≥70%条件的甘蓝注释基因作为候选拟南芥FMOGS-OX的同源基因，并进一步进行同源性比较、基因结构比较及序列聚类分析。结果显示，在甘蓝中发现3个旁系同源基因Bol010993、Bol029100、Bol031350。甘蓝和拟南芥FMOGS-OX同源基因之间在核酸水平上的相似性为69.4%～83.0%；甘蓝3个FMOGS-OX旁系同源基因间的相似性保持在70.0%～840%。甘蓝Bol010993与拟南芥FMOGS-OX1～FMOGS-OX4的结构较为相似，而Bol029100、Bol031350与拟南芥FMOGS-OX5的结构较相似。系统进化分析及共线性分析初步确定，甘蓝中分别存在1个FMOGS-OX2（Bol010993）和2个FMOGS-OX5（Bol029100、Bol031350）基因。
　　关键词：十字花科；甘蓝；硫代葡萄糖苷；FMOGS-OX基因
　　中图分类号： S635.03文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）11-0022-04
　　人们对甘蓝的重视主要源于甘蓝中含有一种重要的植物次生代谢产物——硫代葡萄糖苷，它影响着十字花科植物的风味，同时在医学上具有一定的保健功能，还有生物防御功能。硫代葡萄糖苷（简称硫苷），又叫芥子油苷，甘蓝等十字花科植物中含有硫代葡萄糖苷，硫代葡萄糖苷的基本结构为1个β-D-葡萄糖，连接1个磺酸盐醛肟基团和1个来源于氨基酸的侧链[4]。目前已经有很多科学家研究植物中的硫代葡萄糖苷，而且对硫代葡萄糖苷作了进一步分析。已有120多种不同的硫代葡萄糖苷被发现[5-6]，它们主要分布在白菜、甘蓝、油菜、芥菜、花椰菜、芜菁、萝卜等十字花科植物中，并且几乎所有的十字花科植物都能合成硫苷[6-7]。硫代葡萄糖苷存在于这些植物的根、茎、叶、种子中，在种子中含量最多。人们从芥菜中分离出的第一种硫苷是丙烯基硫苷（singapore）[8]。这些结果引起了人们的广泛关注。
　　拟南芥中FMOGS-OX基因在十字花科中存在一个独特的亚家族FMOGS-OX1 ～ FMOGS-OX5，并且FMOGS-OX1 ～ FMOGS-OX5各突变体均使磺酰硫苷占总硫苷的比例大大降低[9-11]。另外，酶学试验证实，不同的FMOGS-OX对侧链长度存在特异性[9-10]。十字花科蔬菜中具有的抗癌物质磺酰脂肪族硫苷是FMOGS-OX基因的直接催化产物，因此，研究FMOGS-OX基因具有深远的生物技术前景[12]。本研究在甘蓝基因组测序大背景下，利用生物信息分析为主要技术手段，充分挖掘甘蓝基因组数据库，并对甘蓝FMOGS-OX(转载自：www.BdfQy.Com 千 叶帆 文摘:甘蓝硫苷生物合成相关基因FMOGS—OXS的预测与分析)S候选基因进行预测及分析。本研究将为甘蓝FMOGS-OXS基因的克隆、甘蓝硫苷积累的分子机理的探索及富含有益硫苷甘蓝新品种的选育提供理论基础。
　　1材料与方法
　　1.1试验材料
　　拟南芥FMOGS-OX家族所包含的5个基因（At1g65860、At1g62540、At1g62560、At1g62570、At1g12140）均来源于TAIR数据库（）。
　　2结果与分析
　　2.1甘蓝FMOGS-OX位点基因的预测
　　在甘蓝基因组和44 940个注释基因 （来源于http：//brassicadb.org/brad） 的基础上，针对拟南芥FMOGS-OX家族中5个硫苷生物合成基因（FMOGS-OX1、FMOGS-OX2、FMOGS-OX3、FMOGS-OX4、FMOGS-OX5）采用Blastn、Blastp程序对甘蓝中FMOGS-OX家族相关基因进行检索分析。对应5个拟南芥FMOGS-OX基因，在甘蓝中共找到了3个同源基因（Bol010993、Bol029100、Bol031350）。
　　拟南芥中FMOGS-OX基因在脂肪族硫苷侧链修饰途径中起着重要作用，其所编码的黄素单加氧酶具有使侧链上的硫发生氧化的作用[7]。拟南芥中该家族存在5个旁系同源基因FMOGS-OX1、FMOGS-OX2、FMOGS-OX3、FMOGS-OX4、FMOGS-OX5，均位于拟南芥第1号染色体上，其中FMOGS-OX2（At1g62540）、FMOGS-OX3（At1g62560）、FMOGS-OX4（At1g62570）为tandem基因。甘蓝中预测的3个FMOGS-OX基因中的Bol029100、Bol031350均分布在第8号染色体上，而Bol010993存在于Scaffold000215，目前该scaffold尚未定位到相应的染色体上。