陳哲 胡福初 阮城城 范鴻雁 郭利軍 張治禮

摘 ?要??R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子參與植物眾多生命活動的調(diào)控，在植物生長發(fā)育中至關(guān)重要。本研究采用生物信息學(xué)分析方法，從菠蘿基因組中篩選鑒定R2R3-AcMYB轉(zhuǎn)錄因子，并對其基因結(jié)構(gòu)、編碼蛋白和系統(tǒng)進(jìn)化進(jìn)行了分析;基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和熒光定量PCR分析，研究了乙烯利處理后菠蘿頂端分生組織MYB基因的表達(dá)模式。研究結(jié)果顯示，菠蘿基因組含有103個R2R3-AcMYB轉(zhuǎn)錄因子，其中67個的基因結(jié)構(gòu)組成為3（外顯子）+2（內(nèi)含子），17個為2（外顯子）+1（內(nèi)含子）。103個R2R3-AcMYB蛋白中，有31個偏堿性，55個顯酸性和17個呈中性。亞細(xì)胞定位預(yù)測顯示，有67個編碼蛋白定位于細(xì)胞質(zhì)，20個定位于細(xì)胞核。保守基序分析發(fā)現(xiàn)，有91個R2R3-AcMYB的序列包含SANT結(jié)構(gòu)的motif 1和motif 2。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明，81個R2R3-AcMYB轉(zhuǎn)錄因子可以分別被歸入18個亞組，其余22個R2R3-AcMYB轉(zhuǎn)錄因子則未能進(jìn)行明確歸類?；谵D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和熒光定量PCR分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)菠蘿頂端分生組織中多個MYB基因的表達(dá)受到乙烯利的誘導(dǎo)或抑制，暗示這些基因可能參與了乙烯利誘導(dǎo)條件下菠蘿生長發(fā)育（包括開花誘導(dǎo)等）調(diào)控。這些研究結(jié)果為進(jìn)一步挖掘菠蘿激素響應(yīng)、生長發(fā)育和開花調(diào)控等基因，揭示菠蘿生長發(fā)育調(diào)控機制提供了數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞 ?菠蘿;R2R3-MYB;生物信息學(xué);乙烯利;基因表達(dá)中圖分類號??S668.3??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼??A

Bioinformatics and Gene Expression Analysis of Pineapple R2R3-MYB Gene Family

CHEN Zhe， HU Fuchu， RUAN Chengcheng， FAN Hongyan， GUO Lijun， ZHANG Zhili^*

Institute of Tropical Fruit Trees， Hainan Academy of Agricultural Sciences?/ Key Laboratory of Tropical Fruit Tree Biology of Hainan Province / Haikou Investigation Station of Tropical Fruit Trees， Ministry of Agriculture?and?Rural?Affairs， Haikou， Hainan 571100， China

Abstract ?R2R3-MYB transcription factors?are very important in plant growth and development， ich are involved in the regulation of many life activities of plants. In this study， the R2R3-AcMYB transcription factors were screened and identified from the pineapple genome by bioinformatics analysis. Based on the transcriptome data?and fluorescence-quantitative PCR analysis， the expression patterns of MYB genes in the apical meristem of pineapple treated with ethylene were studied. The results showed?that there were?103 R2R3-AcMYB transcription factors in the pineapple genome， of which 67 gene were?composed of 3?（exons） +2?（introns） and 17 were?2?（exons） +1?（introns）. Of the 103 R2R3-AcMYB proteins， 31 were?alkaline， 55 were?acidic and 17 were?neutral， and the main secondary structure in 83 proteins was random curl. Subcellular localization predictions showed that 67 proteins were?located in the cytoplasm and 20 in the nucleus. Conservative motif analysis found that 91 of the R2R3-AcMYB sequences contained motif 1 and motif 2 of the SANT structure. Phylogenetic analysis showed?that 81 R2R3-AcMYB transcription factors could?be classified into 18 subgroups， and the remaining 22 R2R3-AcMYB transcription factors could?not be clearly classified. Based on transcriptome data and fluorescence-quantitative PCR analysis， it was found that the expression of several MYB genes in the apical meristem of pineapple was induced or inhibited by ethrel， suggesting that the genes may be involved in the responses of pineapple growth and development including the induction of flowering?to ethrel. The results would provide data supports for further excavation of genes involved in hormone response， growth and development，?and flowering regulation， which would?contribute to revealing the regulation mechanism of pineapple growth and development.

Keywords ?pineapple; R2R3-MYB; bioinformatics; ethrel; gene expression

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.008

MYB類轉(zhuǎn)錄因子家族是指含有MYB結(jié)構(gòu)域的一類轉(zhuǎn)錄因子，是真核生物中存在的最大的一類轉(zhuǎn)錄因子家族。典型的MYB類轉(zhuǎn)錄因子一般由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、1個轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域和1個不完全界定的負(fù)調(diào)節(jié)區(qū)3個保守功能域組成^[1-2]。其中，DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域最為保守，一般由1～4個不完全重復(fù)序列（R）組成，每個重復(fù)片段R則由50～53個保守的氨基酸殘基組成。根據(jù)MYB轉(zhuǎn)錄因子所含MYB結(jié)構(gòu)域的個數(shù)將其分為1R-MYB、2R-MYB（R2R3）、3R-MYB（R1R2R3）和非典型MYB（4R-MYB和5R-MYB）^[3-4]。其中，動物中以3R-MYB為主要群體，植物中則是2R-MYB居多^{[3， 5-6]}。

MYB轉(zhuǎn)錄因子家族龐大的數(shù)目預(yù)示著其對植物生長發(fā)育過程調(diào)控的重要性。目前的研究表明，R1/R2-MYB主要參與植物生物鐘調(diào)節(jié)^[7-8]和DNA結(jié)合蛋白調(diào)控^[9]，R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子則參與植物苯丙烷代謝途徑^[10]、生物和非生物脅迫響應(yīng)^[11]、細(xì)胞形態(tài)建成與分化^[12]、激素響應(yīng)^[13]和植物防御機制反應(yīng)^[14]等生命過程，說明數(shù)目較為龐大的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子在植物生長發(fā)育過程中扮演者著更為重要的角色。隨著基因組測序和轉(zhuǎn)錄組測序等技術(shù)在植物研究中的應(yīng)用和推廣，科研人員陸續(xù)報道了大量植物的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子，包括擬南芥（Arabidopsis thaliana）（125個）^[8]、葡萄（Vitis）（117個）^[15]、楊樹（Populus）（192個）^[16]和柑橘（Citrus）（103個）^[17]等。Dubos等^[3]還將擬南芥R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子細(xì)分為23個亞族。然而，菠蘿作為我國最重要的熱帶水果之一，關(guān)于MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的研究尚未見報道，關(guān)于菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的研究也未見報道。本研究以福建農(nóng)林大學(xué)公布的菠蘿基因組數(shù)據(jù)為資源平臺^[18]，利用生物信息學(xué)相關(guān)手段，在菠蘿基因組范圍內(nèi)篩選、鑒定菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子，分析其編碼蛋白特性、編碼序列特征和分類信息，以期為菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的克隆表達(dá)和功能驗證等研究奠定基礎(chǔ)。

1 ?材料與方法

1.1材料

菠蘿植株樣品采自海南省澄邁縣海南厚德農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司海南緣聚興中陽專業(yè)合作社，常規(guī)栽培管理。2017年1月進(jìn)行40%濃度乙烯利灌心處理，處理后1 h、3 h、6 h、1?d、6 d、31 d、34 d、40 d、45 d、50 d、63 d等分別采樣，包括根、莖、莖尖分生組織、成熟葉、果實等5個組織部位，所有的樣品迅速用液氮冷凍，放入–80?℃超低溫冰箱保真?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1?菠蘿MYB轉(zhuǎn)錄因子獲取?從Phytoz ome11.0數(shù)據(jù)庫獲取被注釋為MYB轉(zhuǎn)錄因子的基因組DNA序列、CDS序列和蛋白序列，利用NCBI的Conserved Domain Search分析所有MYB Unigene蛋白序列的結(jié)構(gòu)域，去除不具有MYB保守結(jié)構(gòu)域或者不具有完整MYB保守結(jié)構(gòu)域的序列，根據(jù)MYB轉(zhuǎn)錄因子所含MYB結(jié)構(gòu)域個數(shù)篩選獲得R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子，并對其進(jìn)行進(jìn)一步分析。

1.2.2??蛋白信息分析?菠蘿R2R3-MYB蛋序列的分子量、等電點和氨基酸數(shù)目等參數(shù)均通過Prot Param^[19]在線分析工具獲取。通過在線分析程序https：//npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl/page=npsa_sopma.html對菠蘿R2R3-MYB蛋白進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)分析^[20]，利用PSORT Prediction在線分析軟件預(yù)測亞細(xì)胞定位。

1.2.3??基因結(jié)構(gòu)分析??通過GSDS在線工具分析菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的內(nèi)含子和外顯子組成情況^[21]。

1.2.4??保守基序分析??利用在線軟件MEME（http：//meme.nbcr.net/meme/cgi-bin/meme.cgi）獲取菠蘿R2R3-MYB蛋白的保守基序，查找的保守基序最大數(shù)目為5，查找片段大小為10～70個氨基酸之間^[22]。通過SMART（http：//smart.embl-?heidelberg.de/）在線分析軟件對查找獲得的保守基序進(jìn)行功能注釋。

1.2.5??系統(tǒng)進(jìn)化分析與分類??參照Dubos等^[3]的分類方式，利用125個擬南芥R2R3-MYB蛋白序列和篩選鑒定出的103個菠蘿R2R3-MYB蛋白序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹獲取分類信息。系統(tǒng)進(jìn)化樹構(gòu)建在MEGA6.0上進(jìn)行，采用NJ法則（neighbor-joining method）的P-距離（P-distance）模型，選擇部分刪除（pairwise deletion）空位的選項，Bootstrap method取值1000。

1.2.6 ?轉(zhuǎn)錄組測序??使用Invitrogen公司的TRIzol Reagent RNA提取試劑盒提取總RNA，通過核酸蛋白儀檢測RNA純度（OD_260/280比值）和濃度后，用Agilent2100（Stratagene， La Jolla， CA， USA） 精確檢測RNA的完整性。選取從對照、乙烯利處理1?h、3?h、1?d菠蘿莖尖樣品提取的RNA送北京諾禾致源科技股份有限公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，后續(xù)分析基于此測序結(jié)果數(shù)據(jù)。

1.2.7 ?基于菠蘿轉(zhuǎn)錄組MYB類轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)模式分析與驗證??轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)采用FPKM（Fragments Per Kilobase of exon model per Million mapped reads）來衡量基因的表達(dá)水平。采用Tbtools軟件對103個MYB 轉(zhuǎn)錄因子在乙烯灌心處理后3個時期的表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層聚類分析。以總RNA反轉(zhuǎn)錄后的cDNA為模板，EF1為內(nèi)參基因，選取7個MYB轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行實時熒光定量PCR分析（表1）。該反應(yīng)在LightCycler480實時熒光定量PCR儀上進(jìn)行。實時定量PCR的反應(yīng)體系為10?μL，包括1?μL cDNA，5 μL SYBR Green I Master，10 μmol/L的正反向引物各1?μL，2 μL ddH₂O。數(shù)據(jù)采用2^–ΔΔCt法進(jìn)行相對定量分析，利用Excel、GraphPad Prism 5.0等軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的鑒定和分類

Phytozome11.0數(shù)據(jù)庫中菠蘿基因組信息的檢索結(jié)果發(fā)現(xiàn)，共有297個菠蘿MYB轉(zhuǎn)錄因子的Unigene序列，保守結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)有63個Unigene序列不具有MYB轉(zhuǎn)錄因子的保守結(jié)構(gòu)域、或不具有完整的保守結(jié)構(gòu)域的序列，另外

Aco013173和Aco025712則是2個完全重復(fù)的序列。去除不具有MYB保守結(jié)構(gòu)域序列、不具有完整MYB保守結(jié)構(gòu)域的序列和重復(fù)序列，得到126個1R-MYB轉(zhuǎn)錄因子、103個2R-MYB轉(zhuǎn)錄因子、3個3R-MYB轉(zhuǎn)錄因子和1個4R-MYB轉(zhuǎn)錄因子。本研究以103個2R-MYB轉(zhuǎn)錄因子作為研究對象，將其編號為R2R3-MYB1～R2R3-?YB103（表2）。

2.2 菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子蛋白基本信息分析

通過各種在線分析軟件得到的菠蘿R2R3-?MYB轉(zhuǎn)錄因子蛋白基本信息分析見表2。由表2可以看出，菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子編碼蛋白的大小和氨基酸數(shù)目均差異很大，編碼氨基酸的大小在200～400之間的菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子占大多數(shù)，共85個，占比82.52%，其中最小的R2R3-?MYB96由180個氨基酸組成，最大的R2R3-?MYB9由1591個氨基酸組成，他們對應(yīng)的菠蘿R2R3-MYB蛋白分子量大小為20?411.55～?172?545.82 ku之間。菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子蛋白中分別有55個酸性蛋白（pH<6.5）、17個中性蛋白（6.57.5），可見大多數(shù)菠蘿R2R3-MYB蛋白為酸性蛋白。不穩(wěn)定指數(shù)分析表明，除了R2R3-MYB86蛋白，其他菠蘿R2R3-MYB蛋白均為穩(wěn)定蛋白（不穩(wěn)定指數(shù)>40）。脂溶指數(shù)分析表明，103個菠蘿R2R3-?YB蛋白均為親水蛋白（脂溶指數(shù)<100）。

菠蘿R2R3-MYB蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)在線分析結(jié)果表明，83個菠蘿R2R3-MYB蛋白的主要二級機構(gòu)為無規(guī)則卷曲（random coil），占比80.58%，其他20個蛋白預(yù)測的二級結(jié)構(gòu)均以α-螺旋（Alpha helix）為主。93個編碼蛋白預(yù)測數(shù)量最少的二級結(jié)構(gòu)為β-轉(zhuǎn)角（Beta turn），占比90.29%;8個編碼蛋白預(yù)測數(shù)量最少的二級結(jié)構(gòu)為擴(kuò)展鏈（extend strand）。此外，R2R3-MYB15和R2R3-MYB64編碼蛋白預(yù)測數(shù)量最小的二級結(jié)構(gòu)是β-轉(zhuǎn)角和擴(kuò)展鏈。

定位預(yù)測結(jié)果顯示，67個菠蘿R2R3-MYB蛋白預(yù)測定位于細(xì)胞質(zhì)，占比65.04%。其次，20個預(yù)測定位于細(xì)胞核，占比19.42%;預(yù)測定位于微體的有R2R3-MYB13、R2R3-MYB17、R2R3-MYB58、R2R3-MYB69、R2R3-MYB70和R2R3-MYB96等7個蛋白。預(yù)測定位于葉綠體基質(zhì)的有R2R3-MYB67、R2R3-MYB100和R2R3-MYB103等3個蛋白;預(yù)測定位于線綠體基質(zhì)的有R2R3-MYB18和R2R3-MYB40等2個蛋白;預(yù)測定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的有R2R3-MYB2和R2R3-MYB71等2個蛋白。此外，R2R3-MYB1和R2R3-MYB87分別預(yù)測定位于細(xì)胞外和線綠體內(nèi)膜。

2.3 菠蘿R2R3-MYB蛋白保守基序分析

MEME在線軟件分析得到R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的5個保守基序，SMART分析表明Motif 1、Motif 2和Motif 4均為SANT結(jié)構(gòu)，Motif?3和Motif 5均未得到其功能結(jié)構(gòu)信息。具有Motif?1的轉(zhuǎn)錄因子有91個，占比88.50%;具有Motif 2的轉(zhuǎn)錄因子有103個，占比100%;說明Motif?1和Motif?2均為菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的保守基序。此外，僅有28個轉(zhuǎn)錄因子具有Motif 3，具有Motif 4和Motif 5的轉(zhuǎn)錄因子均為7個（表3）。

2.4 菠蘿R2R3-MYB基因結(jié)構(gòu)及家族系統(tǒng)進(jìn)化分析

GSDS分析結(jié)果表明，除了R2R3-MYB18、R2R3-MYB25、R2R3-MYB48和R2R3-MYB103 4個轉(zhuǎn)錄因子不具備內(nèi)含子，其余99個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成均包含外顯子和內(nèi)含子（圖1）。其中，有67個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成為3+2（外顯子+內(nèi)含子），所占比率最高，達(dá)65.04%;其次是17個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成為2+1內(nèi)含子，占比16.35%;此外還有8個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成為4+3，3個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成為5+4，2個轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成為12+11。而基因結(jié)構(gòu)組成為9+8和14+13的轉(zhuǎn)錄因子均為1個，分別是R2R3-MYB20和R2R3-MYB87。外顯子和內(nèi)含子數(shù)量最多的轉(zhuǎn)錄因子都是R2R3-MYB87。

參照Dubos等^[3]對擬南芥R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族的分類，采用NJ法構(gòu)建擬南芥和菠蘿R2R3-MYB蛋白的進(jìn)化樹如圖2。由圖2可以看出，22個菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子未歸入分類小組，占比21.36%;此外，除了S3、S6、S12、S15和S19等5個亞組沒有菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子成員，其他81個菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子分別被歸入18個亞組。根據(jù)擬南芥R2R3-MYB的基因信息對其進(jìn)行功能預(yù)測，其中S1、S13和S24亞組R2R3-MYB基因功能與木質(zhì)素生物合成、氣孔關(guān)閉以及粘液沉積有關(guān);S2和S23亞組R2R3-MYB基因功能與非生物脅迫響應(yīng)相關(guān);S3、S4以及S11亞組R2R3-MYB基因功能與非生物脅迫響應(yīng)以及苯丙醇類途徑相關(guān);S5、S9和S10亞組R2R3-MYB基因功能與原花青素類生物合成相關(guān);S6和S18亞組R2R3-MYB基因功能與花發(fā)育、花青素、ABA敏感相關(guān);S7和S12亞組R2R3-MYB基因功能與黃酮醇及芥子油苷生物合成有關(guān);S22和S20亞組R2R3-MYB基因功能與逆境響應(yīng)有關(guān);S15和S25亞組R2R3-MYB基因功能與胚胎形成和根形成有關(guān);S21亞組R2R3-MYB基因功能與腋生分生組織發(fā)育有關(guān)。

2.5基于轉(zhuǎn)錄組菠蘿MYB轉(zhuǎn)錄因子基因表達(dá)模式分析

基因的表達(dá)模式與基因的功能關(guān)系密切，為了了解MYB轉(zhuǎn)錄因子在響應(yīng)乙烯刺激誘導(dǎo)菠蘿成花過程中可能起到調(diào)控作用，據(jù)此從菠蘿莖尖轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫中提取103個R2R3-MYB家族基因在乙烯利處理后4個響應(yīng)期（CK、乙烯利處理后1 h、乙烯利處理后3 h、乙烯利處理后1?d）的表達(dá)數(shù)據(jù)，采用Heml軟件對這些基因的差異表達(dá)進(jìn)行分層聚類分析（圖3）。

根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)103個R2R3-?MYB家族基因在乙烯利處理后4個響應(yīng)期表達(dá)差異顯著，其中有78個R2R3-MYB家族基因在4個樣品中均有表達(dá)（FPKM>0），其中有8個R2R3-MYB家族基因在4個樣品中FPKM均大于100（Aco007902，Aco016984，Aco001378，Aco013641，Aco002989，Aco009589，Aco000514，Aco006386）。大部分R2R3-MYB家族基因表現(xiàn)出組成型表達(dá)，也有少數(shù)基因僅在乙烯利處理后的時期有較高表達(dá)，其中Aco001378在乙烯利處理3?h后有較高表達(dá)，而Aco001748、Aco002582、Aco005389以及Aco006402在乙烯利處理1 h后有較高表達(dá)。而Aco001378、Aco001748、Aco002582、Aco005389、Aco006402、Aco011071以及Aco031816屬于R2R3-MYB基因S20和S22亞組，基因功能可能與逆境響應(yīng)相關(guān)。同時，對以上基因進(jìn)行Q-PCR驗證分析發(fā)現(xiàn)，AcMYB11（Aco001748）、AcMYB13（Aco002582）、AcMYB25（Aco006402）、AcMYB30（Aco007733）及AcMYB48（Aco011071）均在乙烯利處理6 h后開始有明顯的上調(diào)表達(dá)，部分基因在乙烯利處理1?d后到達(dá)峰值后又下降;而AcMYB11（Aco031816）則在乙烯利處理1?d后到達(dá)峰值（圖4）。Q-PCR的驗證結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)相符，基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的MYB差異表達(dá)模式和基于熒光定量PCR分析表明，部分MYB基因可能在響應(yīng)乙烯刺激誘導(dǎo)菠蘿成花過程中可能起到調(diào)控作用。

3 ?討論

MYB轉(zhuǎn)錄因子作為最大的一類轉(zhuǎn)錄因子家族，因其對植物生長發(fā)育過程重要的調(diào)控作用，受到國內(nèi)外研究學(xué)者的普遍關(guān)注，關(guān)于植物MYB轉(zhuǎn)錄因子的研究也屢見報道^[23]。本研究利用生物信息學(xué)方法篩選鑒定出103個菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子，這與柑橘（Citrus reticulataBlanco）（103個）和桃（Prunus persica）（98個）相當(dāng)，但與前人報道的楊樹（192個）、大豆（Glycine max）（244個）、擬南芥（126個）和黃瓜（Cucumis sativus）（55個）等植物中R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的數(shù)目相差較大。不同植物R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子數(shù)目及其文獻(xiàn)來源見表4。植物基因組經(jīng)歷的基因序列變化包括小片段的易位、插入、倒位、缺失和重復(fù)有關(guān)，還有全基因組復(fù)制事件之后的染色體重排與融合密切相關(guān)^[24]，這些序列變化的進(jìn)程是物種多樣化形成的根本原因，也是不同物種R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族數(shù)目差異的根本原因。

擬南芥、水稻（Oryza sativa）和番茄（Solanum lycopersicum）等植物具有較大的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族可能是它們都經(jīng)歷了基因復(fù)制事件^[24-25]，而黃瓜沒有經(jīng)歷基因復(fù)制事件，所以具有目前發(fā)現(xiàn)數(shù)目最小的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族^[26]。大豆（Glycine max）和菜心（Brassica rapassp.）具有龐大的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子家族則可能是因為它們分別為古四倍體和三倍體有關(guān)^[27-28]。

MYB轉(zhuǎn)錄因子可根據(jù)MYB結(jié)構(gòu)域的個數(shù)將其分為1R-MYB、2R-MYB（R2R3）、3R-MYB（R1R2R3）和非典型MYB（4R-MYB和5R-?MYB）^[3-4]。目前針對R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子亞組的研究較為常見，本研究參照擬南芥R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的分組方式，將81個菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子和97個擬南芥R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子分別被歸入23個亞組（22個菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子和28個擬南芥R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子未被歸于任何一個亞組）。相對于擬南芥在23個亞組均有轉(zhuǎn)錄因子分布，菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子未分布于S3、S6、S12、S15和S19五個亞組。

MYB蛋白參與植物的多個生命活動。同樣，S3亞組的AtMYB58和AtMYB63都參與木質(zhì)素生物合成的正調(diào)控^[34]，S6亞組中的AtMYB75、AtMYB113和AtMYB114參與控制花色苷的生物合成^[35]，S12亞組成員中的AtMYB28、AtMYB76

和AtMYB29則主要參與硫代葡萄糖苷的生物合成^[36-37]，S15亞組中的AtMYB0、AtMYB23和AtMYB66共同決定擬南芥表皮細(xì)胞的類型^[3]，S16亞組中的AtMYB21、AtMYB24和AtMYB57參與花藥發(fā)育的調(diào)控^[38]。本研究通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)103個R2R3-MYB家族基因在乙烯利處理后4個響應(yīng)期表達(dá)差異顯著，部分基因僅在特殊的響應(yīng)時期有高表達(dá)，另外，通過對7個候選基因Q-PCR驗證分析發(fā)現(xiàn)，AcMYB11（Aco001748）、AcMYB13（Aco002582）、AcMYB25（Aco006402）、AcMYB30（Aco007733）及AcMYB48（Aco011071）均在乙烯利處理6?h后開始有明顯的上調(diào)表達(dá)，部分基因在乙烯利處理1?d后到達(dá)峰值后又下降;而AcMYB11（Aco031816）則在乙烯利處理1?d后到達(dá)峰值?；谵D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的MYB差異表達(dá)模式和基于熒光定量PCR分析表明，部分MYB基因可能在響應(yīng)乙烯刺激誘導(dǎo)菠蘿成花過程中可能起到調(diào)控作用。

4 ?結(jié)論

本研究以公布的菠蘿基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)信息，利用生物信息學(xué)方法篩選鑒定出103個R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子，分析掌握了103個R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的基因結(jié)構(gòu)組成，編碼蛋白的理化性質(zhì)、二級結(jié)構(gòu)組成、保守基序和亞細(xì)胞定位預(yù)測等信息，通過構(gòu)建進(jìn)化樹獲取了菠蘿R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子的分類情況;基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的MYB差異表達(dá)模式和基于熒光定量PCR分析發(fā)現(xiàn)，部分MYB基因可能參與了乙烯利誘導(dǎo)菠蘿成花的調(diào)控。本研究結(jié)果將為進(jìn)一步挖掘菠蘿激素響應(yīng)、生長發(fā)育和開花調(diào)控等基因，揭示菠蘿生長發(fā)育調(diào)控機制提供了數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1]?Frampton J. Myb?transcription factors： their role in growth， differentiation and disease[M]. Dordrecht： Springer Netherlands， 2004： 6-8.

[2]?Thompson M A， Ramsay R G. MYB： an old oncoprotein with new roles[J]. Bioessays， 1995， 17（4）： 341-350.

[3]?Dubos C， Stracke R， Grotewold E，et al. Myb?transcription factors inArabidopsis[J]. Trends in Plant Science， 2010， 15（10）： 573-581.

[4]?Katiyar A， Smita S， Lenka S K，et al. Genome-wide classification and expression analysis of MYB transcription factor families in rice andArabidopsis[J]. BMC Genomics， 2012， 13： 544.

[5]?Lipsick J S. One billion years of Myb[J].?Oncogene， 1996， 13（2）： 223-235.

[6] Martin C， Paz-Ares J. MYB transcription factors in plant[J].Trends Genet， 1997， 13（2）： 67-73.

[7] Schaffer R， Ramsay N， Samach A， et al. The late elongatedhypocotyl mutation of Arabidopsis disrupts circadianrhythms and the photoperiodic control of flowering[J]. Cell，1998， 93（7）： 1219-1229.

[8] Schaffer R， Wisman E. Microarray analysis of diurnal andcircadian-regulated genes in Arabidopsis[J]. The Plant Cell，2001， 13（1）： 113-123.

[9] Yu E Y， Kim S E， Kim J H， et al. Sequence-specific DNArecognition by the MYB-like domain of plant telomeric proteinRTBP1[J]. Journal of Biological Chemistry， 2000，275（31）： 24208-24214.

[10] Hichri I， Barrieu F， Bogs J， et al. Recent advances in thetranscriptional regulation of the flavonoid biosyntheticpathway[J]. Journal of Experimental Botany， 2011， 62（8）：2465-2483.

[11] Segarra G， Van der E S， Trillas I， et al. MYB72， a node ofconvergence in induced systemic resistance triggered by afungal and a bacterial beneficial microbe[J]. Plant Biology，2009， 11（1）： 90-96.

[12] Noda K I， Glover B J， Linstead P， et al. Flower colour intensitydepends specialized cell shape controlled by a MYB relatedtranscription factor[J]. Nature， 1994， 369（6482）：661-664.

[13] Iturriaga G， Leyns L， Villeges A， et al. A family ofnovelMYB-related genes from the resurrection plant Craterostigmaplantagineum are specifically expressed in callusand roots in response to ABA or dessication[J]. Plant MolecularBiology， 1996， 32（4）： 707-716.

[14] 杜 海， 唐曉鳳， 劉 蕾， 等. MYB 轉(zhuǎn)錄因子在植物抗逆脅迫中的作用及其分子機理[J]. 遺傳， 2008， 30（10）：1265-1271.

[15] Matus J T， Aquea F， Arce-Johnson P. Analysis of the grapeMYB R2R3 subfamily reveals expanded wine quality-relatedclades and conserved gene structure organization across Vitisand Arabidopsis genomes[J]. BMC Plant Biology， 2008， 8：83.

[16] Wilkins O， Nahal H， Foong J， et al. Expansion and diversificationof the populus R2R3-MYB family of transcriptionfactors[J]. Plant Physiology， 2008， 149（2）： 981-993.

[17] Xie R， Li Y， He S， et al. Genome-wide analysis of citrusR2R3MYB genes and their spatiotemporal expression understresses and hormone treatments[J]. PLoS One， 2014， 9（12）：e113971.

[18] Ming R， Buren R V， Wai C M， et al. The pineapple genomeand the evolution of cam photosynthesis[J]. Nature Genetics，2015， 47： 1435-42.

[19]?Wilkins M R， Gasteiger E， Bairoch?A，?et al. Protein identification and analysis tools in the ExPASy server[M]// Link A J. 2-D Proteome analysis protocols： Methods in molecular biology， vol 112，?Humana Press， 1999： 531-552.

[20]?Levin J， Garnier J. Improvements in a secondary structure prediction method basedon a search for local sequence homologies and its use as a model building tool[J]. Biochimica?et?Biophysica?Acta?（BBA）-Protein?Structure?and?Molecular?Enzymology. Acta， 1988， 955（3）： 283-295.

[21]?Hu B， Jin J， Guo A Y，?et al. Gsds 2.0： an upgraded gene feature visualization server[J]. Bioinformatics， 2014， 31： 1296.

[22]?Bailey?T L， Bodén?M， Buske F A，?et al. "MEME Suite： tools for motif discovery and searching"[J]. Nucleic Acids Research， 2009， 37： 202-208.

[23]?Ambawat S， Sharma P， Yadav N，et al. Myb transcription factor genes as regulators for plant responses： an overview[J]. Physiology and Molecular Biology of Plants， 2013， 19： 307-321.

[24]?Zhao P， Li Q， Li J，?et al. Genome-wide identification and characterization of R2R3MYB family in Solanum lycopersicum[J]. Molecular Genetics and Genomics， 2014， 289： 1183-1207.

[25]?Cannon SB， Mitra A， Baumgarten A，et al. The roles of segmental and tandem gene duplication in the evolution of large gene families inArabidopsis thaliana[J]. BMC Plant Biology，?2004， 4： 10.

[26]?Li Q， Zhang C， Li J，?et al. Genome-Wide Identification and Characterization of R2R3MYB Family inCucumis sativus[J]. PLoS?One， 2012， 7（10）： e47576.

[27]?Du H， Yang S S， Liang Z，?et al. Genome-wide analysis of the MYB transcription factor superfamily in soybean[J]. BMC Plant Biololgy， 2012， 12： 106.

[28]?Wang Z， Tang J， Hu R，?et al. Genome-wideanalysis of the R2R3-MYB transcription factor genes in Chinese cabbage （Brassica rapassp.pekinensis） reveals their stress and hormone responsive patterns[J]. BMC Genomics， 2015， 16： 17.

[29]?Du H， Feng B R， Yang S S，?et al. The R2R3-MYB transcription factor gene family in maize[J]. PLoS?One，?2012， 7（6）： e37463.

[30] Chen Y H， Yang X Y， He K， et al. The MYB transcriptionfactor superfamily of Arabidopsis： expression analysis andphylogenetic comparison with the rice MYB family[J]. PlantMolecular Biology， 2006， 60： 107-124.

[31] González M， Carrasco B， Salazar E. Genome-wide identificationand characterization of R2R3MYB family inRosaceae[J]. Genomics Data， 2016， 9： 50-57.

[32] He Q， Jones D C， Li W， et al. Genome-Wide Identificationof R2R3-MYB Genes and Expression Analyses DuringAbiotic Stress in Gossypium raimondii[J]. Scientific Reports，2016， 6： 22980.

[33] Cao Y， Han Y， Li D， et al. MYB Transcription Factors inChinese Pear （Pyrus bretschneideri Rehd.）： Genome-WideIdentification， Classification， and Expression Profiling duringFruit Development[J]. Frontiers in Plant Science， 2016， 7：10.

[34] Zhou J ， Lee C ， Zhong， et al. MYB58 and MYB63 are transcriptionalactivators of the lignin biosynthetic pathway duringsecondary cell wall formation in Arabidopsis[J]. PlantCell， 2009， 21： 248-266.

[35] Gonzalez A， Zhao M， Leavitt J M， et al. Regulation of theanthocyanin biosynthetic pathway by the TTG1/bHLH/Mybtranscriptional complex in seedlings[J]. The Plant Journal，2008， 53（5）： 814-827.

[36] Gigolashvili T， Yatusevich R， Berger B， et al. TheR2R3-MYB transcription factor HAG1/MYB28 is a regulatorof methionine-derived glucosinolate biosynthesis inArabidopsis thaliana[J]. Plant Journal， 2007， 51（2）： 247-261.

[37] Gigolashvili T， Yatusevich R， Berger B， et al.HAG2/MYB76 and HAG3/MYB29 exert a specific and coordinatedcontrol on the regulation of aliphatic glucosinolatebiosynthesis in Arabidopsis thaliana[J]. The New Phyologist，2008， 117： 627.

[38] Cheng H， Song S， Xiao L， et al. Gibberellin acts throughjasmonate to control the expression of MYB21， MYB24， andMYB57 to promote stamen filament growth in Arabidopsis[J]. PLoS Genetics， 2009， 5： e1000440.