姚旭峰，董靜靜，劉世芳，張 毅，唐銳敏，王文斌，解紅娥，吳宇浩，武宗信，賀立恒，李潤植，賈小云

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) a.生命科學(xué)學(xué)院，太谷 030801；b.農(nóng)學(xué)院，太谷 030801；c.棉花研究所，運(yùn)城 044000）

MADS-box是一類廣泛存在于動物、植物和真菌等真核生物中的基因家族，其名稱來自于釀酒酵母的MCMI基因（酵母微染色體維持基因）、擬南芥的AGAMOUS基因（花發(fā)育調(diào)控基因，C功能基因）、金魚的DEFICIENS基因（花發(fā)育調(diào)控基因，B功能基因）和人的SRF4基因（血清應(yīng)答因子基因）的首字母。MADS-box基因家族的蛋白序列在N端均含有一個(gè)由58～60個(gè)氨基酸組成的保守結(jié)構(gòu)域，即MADS-box結(jié)構(gòu)域［1-2］。依據(jù)MADS-box蛋白所含有結(jié)構(gòu)域的類型可將其分為2類：Type Ⅰ（M-type）和Type II（MIKC-type），其中Type Ⅰ包含Mα、Mβ、Mγ、Mδ 4個(gè)亞家族，Type II可進(jìn)一步分為MIKC*與MIKCC2個(gè)亞家族［3］。Type II型MADS-box包括4個(gè)特征結(jié)構(gòu)域 ：MADS-box（M）、Intervening（I）、Keratin（K）和 C-terminal（C），所以又稱為MIKC類型［4］。MIKC*亞家族與MIKCC相比，缺少特征性K結(jié)構(gòu)域［5］。在植物中，Type Ⅰ型的MADS-box基因通常含有1～2個(gè)外顯子；而Type II型含有多個(gè)內(nèi)含子和外顯子，一般包括6個(gè)內(nèi)含子和7個(gè)外顯子［6］。

關(guān)于MADS-box基因的研究，最早是從金魚草（Antirrhinum majusL.）和擬南芥（Arabidopsis thaliana）花形態(tài)的突變體開始的，隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)植物的MADS-box基因都與花的形態(tài)發(fā)生密切相關(guān)［7］，如Ⅰ型MADS-box基因與植物配子分化、胚和胚乳的發(fā)育相關(guān)［8-10］。Kotoda等［11］從蘋果（Malus domestica）中克隆得到MdMADS5，發(fā)現(xiàn)其與擬南芥AP1是同源基因，將MdMADS5轉(zhuǎn)化擬南芥后可使其開花時(shí)間提前、花序變短、簇生葉減少。Kitahara等［12］從野生玫瑰中克隆了2個(gè)基因MASAKO C1和MASAKO D1，研究發(fā)現(xiàn)它們與雄蕊和心皮的形成有關(guān)。

甘薯［Ipomoea batatas(L.) Lam］又名紅薯，屬旋花科，是一年生或者多年生的蔓生草本植物，是重要的糧食、飼料和能源作物［13］。甘薯是六倍體作物（2n= 6x=90），因其基因組比較復(fù)雜，故其研究相比于其他農(nóng)作物相對滯后［14］。有研究表明，三淺裂野牽牛（Ipomoea trifida）是甘薯的近緣野生種［15-17］，所以了解三淺裂野牽?；蚪M信息將有助于解析六倍體甘薯基因組和二倍體基因組的進(jìn)化模式，揭示不同物種基因組間的關(guān)系，為研究甘薯的起源與進(jìn)化奠定基礎(chǔ)。關(guān)于MADS-box基因的研究，已經(jīng)陸續(xù)在擬南芥、水稻、番茄等模式植物中報(bào)道［18-20］。目前，三淺裂野牽牛中MADS-box基因家族的鑒定和功能研究的報(bào)道較少。本文將首次從全基因組水平鑒定三淺裂野牽牛中MADS-box（Ipomoea trifida MADS-box，ItfMADS）基因家族成員，并對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析，為甘薯MADS-box基因功能的研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 ItfMADS基因家族的鑒定及蛋白理化性質(zhì)分析

三淺裂野牽牛全基因組數(shù)據(jù)在密歇根州立大學(xué)建立的甘薯資源庫（Sweetpotato Genomics Resource，http://sweetpotato.plantbiology.msu.edu/）中下載獲得。根據(jù)Sweetpotato Genomics Resource提供的三淺裂野牽牛轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的注釋信息，挑選出MADS-box蛋白序列，對得到的蛋白序列進(jìn)行去冗余、去重復(fù)，并將候選序列提交至NCBI Conserved Domain Search（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi）和SMART（http://smart.embl.de/）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析，進(jìn)一步確定候選成員是否含有MADS-box保守結(jié)構(gòu)域，鑒定得到ItfMADS家族成員。

利用ExPASy-ProtParam tool（https://web.expasy.org/protparam/）在線分析工具對ItfMADS蛋白的氨基酸數(shù)目、分子量和等電點(diǎn)等理化性質(zhì)進(jìn)行分析。利用在線程序SOPMA（https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.pl?page=npsa_sopma.html）對ItfMADS蛋白進(jìn)行二級結(jié)構(gòu)分析。利用在線程序PSORT Prediction（http://psort.hgc.jp/form.html）預(yù)測ItfMADS蛋白亞細(xì)胞定位。

1.2 系統(tǒng)進(jìn)化分析

在Phytozome11.0數(shù)據(jù)庫（http://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html#）中下載92個(gè)擬南芥MADS-box（Arabidopsis thalianaMADS-box，AtMADS-box）蛋白序列，利用MEGA7.0構(gòu)建ItfMADS蛋白和At-MADS蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹。采用最大似然法（maximum likelihood）的P-距離（P-distance）模型建樹，參數(shù)選擇部分刪除（partial deletion）空位（gap），校驗(yàn)參數(shù)（Bootstrap）取值1 000，其他運(yùn)行參數(shù)為默認(rèn)值。

1.3 多序列比對與保守結(jié)構(gòu)域基序分析

利用clustalW軟件對鑒定所得的ItfMADS成員進(jìn)行多序列比對，將特征結(jié)構(gòu)域序列提交至WebLogo（http://weblogo.threeplusone.com）進(jìn)行結(jié)構(gòu)域保守基序分析。

1.4 保守基序分析及基因結(jié)構(gòu)分析

采用TBtools中的內(nèi)置MEME工具進(jìn)行保守基序分析，基序查找的最大數(shù)目設(shè)置為5，其他參數(shù)為默認(rèn)［21］。MEME查找得到的ItfMADS蛋白保守基序用在線程序SMART （http://smart.embl-heidelberg.de/）進(jìn)行功能注釋分析。利用TBtools分析ItfMADS基因家族成員的基因結(jié)構(gòu)，并繪制基因結(jié)構(gòu)圖。

1.5 染色體定位分析

通過TBtools軟件獲得ItfMADS各成員的染色體位置信息，利用MG2C在線軟件（http://mg2c.iask.in/mg2c_v2.0/）繪制染色體定位圖。

1.6 啟動子順式作用元件預(yù)測分析

提取ItfMADS基因CDS序列上游2 000 bp區(qū)段，提交到PlantCare網(wǎng)站（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/）進(jìn)行順式作用元件預(yù)測，篩選并分析激素響應(yīng)元件、抗逆響應(yīng)元件。

1.7 表達(dá)模式分析及實(shí)時(shí)熒光定量多聚核苷酸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（qRT-PCR）分析

下載甘薯基因組學(xué)資源網(wǎng)站中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，利用TBtools繪制表達(dá)熱圖。為進(jìn)一步驗(yàn)證ItfMADS基因的表達(dá)模式，采用多聚核苷酸鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（quantitative Real-time PCR，qRT-PCR）的方法分析ItfMADS基因在三淺裂野牽牛中不同組織部位的表達(dá)情況。三淺裂野牽牛的種子由徐州甘薯中心提供，種植于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)院試驗(yàn)田，取1月齡的葉片、莖和根進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。設(shè)計(jì)ItfMADS基因的定量引物，并以GAPDH基因?yàn)閮?nèi)參基因。利用BIO-RAD CFX 96熒光定量儀（美國伯樂公司）進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果用2–△△CT法分析數(shù)據(jù)［22］。試驗(yàn)所用引物委托生工生物工程（上海）股份有限公司合成。引物如表1所示。

表1 qRT-PCR擴(kuò)增引物序列Tab.1 Primers used for qRT-PCR amplification

2 結(jié)果與分析

2.1 ItfMADS基因家族的鑒定及蛋白理化性質(zhì)分析

在三淺裂野牽牛基因組中，共發(fā)現(xiàn)51個(gè)Unigene序列被注釋為MADS-box基因。對51個(gè)候選MADS-box基因的蛋白序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)域鑒定，結(jié)果表明，有1個(gè)候選成員不具備MADS-box保守結(jié)構(gòu)域，其余50個(gè)候選成員均具有MADS-box保守結(jié)構(gòu)域，去除12條冗余序列，共得到38個(gè)MADS-box家族成員，根據(jù)它們的編碼基因在染色體上的相對位置，命名為ItfMADS01～I(xiàn)tfMADS38。

采用ProtParam在線工具分析ItfMADS基因編碼蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，包括氨基酸數(shù)目（number of amino acids）、分子量（molecular weigh，MW）、等電點(diǎn)（pI）、不穩(wěn)定指數(shù)（instability index）和脂溶指數(shù)（aliphatic index）等（表2）。結(jié)果可知：ItfMADS各成員的氨基酸數(shù)目差異很大，氨基酸數(shù)目小于200的有9個(gè)，占比23.7%，氨基酸數(shù)目在200～300之間的有28個(gè)，占比73.7%，大于300個(gè)氨基酸的序列僅有1個(gè)，占比2.6%；其中最短的ItfMADS01僅由70個(gè)氨基酸組成，最長的ItfMADS18有461個(gè)氨基酸，依次對應(yīng)的ItfMADS蛋白分子量介于7 980.31～51 802.82 kD之間；ItfMADS蛋白大多顯堿性，少部分顯酸性，其中，12個(gè)成員的pI小于7，呈酸性，占比31.6%，其余的26個(gè)成員均呈堿性；不穩(wěn)定指數(shù)分析表明，38個(gè)ItfMADS蛋白的穩(wěn)定指數(shù)均大于40，均為不穩(wěn)定蛋白；脂溶指數(shù)分析表明，38個(gè)ItfMADS蛋白的脂溶指數(shù)均小于100，均為親水性蛋白。

表2 ItfMADS蛋白的理化性質(zhì)Tab.2 The chemicophysical properties of ItfMADS proteins

氨基酸殘基間通過范德華力、氫鍵等作用發(fā)生折疊纏繞形成的高級結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)，其中主要包括α-螺旋（α-helix）、β-轉(zhuǎn)角（β-turn）、擴(kuò)展鏈（extended strand）和無規(guī)則卷曲（random coil）等結(jié)構(gòu)［23］。利用SOPMA在線工具分析ItfMADS蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（表3），結(jié)果表明：ItfMADS27沒有β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)；ItfMADS01的β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)所占比例最低；其余的36個(gè)ItfMADS蛋白中，所占比例最高的是α-螺旋結(jié)構(gòu)，其次是無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)，所占比例最低的是β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。

利用PSORT Prediction在線軟件預(yù)測ItfMADS成員的亞細(xì)胞定位。結(jié)果如表3所示：38個(gè)ItfMADS蛋白中，32個(gè)成員定位于細(xì)胞核（cell nucleus），占比84.2%；ItfMADS30和ItfMADS31定位于線粒體基質(zhì)（mitochondrial matrix），ItfMADS15定位于細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm），ItfMADS09定位于線粒體內(nèi)膜（mitochondrial inner membrane），ItfMADS10定位于葉綠體類囊體（chloroplast thylakoid space），ItfMADS23定位于細(xì)胞質(zhì)膜（plasma membrane）。

表3 ItfMADS蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)與亞細(xì)胞定位Tab.3 The secondary structure and subcellular localization of ItfMADS proteins

2.2 系統(tǒng)進(jìn)化分析

采用Maximum Likelihood法對來源于擬南芥和三淺裂野牽牛的MADS-box蛋白進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析（圖1）。參照Parenicová等［18］對擬南芥MADS-box家族成員系統(tǒng)進(jìn)化分析的結(jié)果，ItfMADS-box蛋白可分為Ⅰ型和Ⅱ型，屬于Ⅰ型的成員有9個(gè)，屬于Ⅱ型的有29個(gè)。其中，9個(gè)Ⅰ型成員全部屬于Mα亞家族，Ⅱ型成員為MIKC亞家族。

圖1 ItfMADS-box和AtMADS-box蛋白系統(tǒng)進(jìn)化分析Fig.1 Phylogenetic analysis of ItfMADS-box and AtMADS-box proteins

2.3 多序列比對與保守結(jié)構(gòu)域基序分析

在植物中，Ⅰ型MADS-box成員只具有MADS-box結(jié)構(gòu)域，而Ⅱ型MADS-box成員除此之外還具有一個(gè)比較保守的K結(jié)構(gòu)域［24-25］。我們利用clustalW軟件對38個(gè)ItfMADS進(jìn)行多序列比對，得到其特征結(jié)構(gòu)域序列，然后將其提交到Weblogo，獲得結(jié)構(gòu)域保守基序圖（圖2）。由圖2可知：MADS-box結(jié)構(gòu)域中3、17、24位置的精氨酸以及位置23的賴氨酸高度保守；K結(jié)構(gòu)域中位置18的甘氨酸高度保守。

圖2 結(jié)構(gòu)域保守基序分析Fig.2 Sequence analysis of conserved domains

2.4 保守基序分析及基因結(jié)構(gòu)分析

利用MEME軟件分析得到ItfMADS蛋白的5個(gè)保守基序（圖3），包含motif 1的ItfMADS蛋白的比率為92.1%，motif 3所占的比率為89.5%，說明motif 1跟motif 3是ItfMADS蛋白中重要的保守基序；另外，包含motif 2的ItfMADS蛋白有31個(gè)，包含motif 5的成員最少，僅有5個(gè)。SMART功能注釋分析表明，motif 1是MADS-box結(jié)構(gòu)域，motif 3是K結(jié)構(gòu)域。

利用軟件TBtools對ItfMADS的基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析（圖3）。結(jié)果表明：有6個(gè)ItfMADS成員包括6個(gè)內(nèi)含子和7個(gè)外顯子，占比15.8%；8個(gè)成員沒有內(nèi)含子，占比21.1%；ItfMADS18的外顯子和內(nèi)含子數(shù)量最多，分別為11個(gè)和10個(gè)。

圖3 ItfMADS基因結(jié)構(gòu)和保守基序分析Fig.3 Analysis of structure and conserved motif of ItfMADS genes

2.5 染色體定位分析

通過MG2C在線軟件對ItfMADS基因進(jìn)行染色體定位分析（圖4）。其中Chr00是由無序支架組成的［26］。通過基因定位發(fā)現(xiàn)：MADS-box基因家族中，Chr11染色體上的成員最多，有9個(gè)；其次是Chr01染色體，有5個(gè)；Chr02有4個(gè)成員，而Chr12和Chr00各僅有1個(gè)成員，分別為ItfMADS35和ItfMADS01。

圖4 ItfMADS基因家族的染色體定位Fig.4 Chromosomal locations of the ItfMADS gene family

2.6 啟動子順式作用元件預(yù)測分析

MADS-box基因的功能多樣，可調(diào)節(jié)植物根、葉、花和果實(shí)的發(fā)育，且在生殖發(fā)育中控制花分生組織和花器官中的基因表達(dá)［27］。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制或超表達(dá)脅迫應(yīng)答的MADS-box基因都能夠影響轉(zhuǎn)基因植株的抗逆性，說明MADS-box基因不僅在植物生長發(fā)育中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，還參與了脅迫響應(yīng)過程［28］。因此，啟動子順式作用元件預(yù)測中，我們主要關(guān)注植物生長發(fā)育、逆境脅迫等相關(guān)元件。通過對ItfMADS基因啟動子的順式作用元件進(jìn)行預(yù)測，并且對10個(gè)以上成員中都存在的順式作用元件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析（表4），發(fā)現(xiàn)38個(gè)成員中，除了普遍存在的啟動子區(qū)域作用元件（CAAT-box和TATA-box）外，光響應(yīng)元件（Box 4）和厭氧誘導(dǎo)元件（anaerobic response element，ARE）是在各成員中存在最多的兩個(gè)順式作用元件，分別與光響應(yīng)和脅迫響應(yīng)有關(guān)。另外，光響應(yīng)類順式作用元件的數(shù)量最多，有10個(gè)；激素響應(yīng)類的順式作用元件有5個(gè)；脅迫響應(yīng)類順式作用元件有3個(gè)。

表4 啟動子順式作用元件預(yù)測分析Tab.4 Prediction analysis of promoter cis-action elements

2.7 組織特異性表達(dá)分析及qRT-PCR分析

利用RNA-seq數(shù)據(jù)，通過TBtools建立了由不同組織和器官（根、莖、葉）中的38個(gè)ItfMADS基因的表達(dá)熱圖，每千個(gè)堿基的轉(zhuǎn)錄每百萬映射讀取的碎片（fragments per kilobase of exon model per million mapped reads，F(xiàn)PKM）取log2值后作圖（圖5）。結(jié)果表明，13個(gè)ItfMADS成員（It-fMADS01、ItfMADS09、ItfMADS10、ItfMADS12、ItfMADS19、ItfMADS23、ItfMADS28、ItfMADS29、ItfMADS30、ItfMADS31、ItfMADS32、ItfMADS33和ItfMADS34）幾乎不在根、莖、葉中表達(dá)，其余25個(gè)成員至少在一種組織中表達(dá)。一些ItfMADS成員在根、莖、葉中顯示相似的表達(dá)模式，其中，3個(gè)ItfMADS成員（ItfMADS17、ItfMADS22和ItfMADS27）在根中表達(dá)量較高，ItfMADS17和ItfMADS22在根、莖、葉中均表達(dá)并且表達(dá)量較高，ItfMADS05和ItfMADS35在莖、葉中的表達(dá)量遠(yuǎn)高于根。綜上，ItfMADS基因在三淺裂野牽牛的根、莖、葉中的表達(dá)存在差異，說明ItfMADS基因的表達(dá)具有組織特異性。

圖5 ItfMADS基因在不同組織中的表達(dá)譜Fig.5 Expression profile of ItfMADS gene in different tissues

為了進(jìn)一步驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的可靠性，本試驗(yàn)進(jìn)行了qRT-PCR驗(yàn)證。根據(jù)組織特異性表達(dá)分析，隨機(jī)挑選9個(gè)ItfMADS基因（ItfMADS02、ItfMADS07、ItfMADS08、ItfMADS11、ItfMADS14、ItfMADS16、ItfMADS21、ItfMADS24和ItfMADS36），設(shè)計(jì)特異性引物，利用qRT-PCR分析它們在根、莖和葉中的表達(dá)情況（圖6）。結(jié)果表明，部分基因的qRT-PCR與RNA-seq數(shù)據(jù)不一致，可能是由于轉(zhuǎn)錄組的假陽性造成的［29］。

圖6 qRT-PCR和RNA-seq結(jié)果Fig.6 The results of qRT-PCR and RNA-seq

2.8 ItfMADS基因在不同脅迫下的表達(dá)模式分析

我們利用下載到的生物和非生物脅迫的RNA-seq數(shù)據(jù)，通過TBtools構(gòu)建了不同脅迫處理下38個(gè)ItfMADS基因的表達(dá)熱圖，以FPKM取log2值后作圖（圖7）。生物脅迫包括β-氨基丁酸（beta-aminobutyric acid）和苯并噻二唑（benzothiadiazoles-methylester）2種，分別用BABA，BTHT表示；非生物脅迫包括冷脅迫（cold stress）、熱脅迫（heat stress）、干旱脅迫（mannitol drought stress）和鹽脅迫（NaCl salt stress）4種，分別用COLD，HEAT，MANN，NACL表示。結(jié)果表明：2個(gè)ItfMADS成員（ItfMADS17和ItfMADS22）在各種脅迫下表達(dá)量均較高；ItfMADS05除了在生物脅迫中的β-氨基丁酸沒有表達(dá)外，在其余脅迫下表達(dá)量均高；ItfMADS35在冷脅迫下的表達(dá)量相比于其他脅迫低；有17個(gè)ItfMADS成員在各種脅迫下均不表達(dá)。這說明，在生長受到脅迫時(shí)，古老的MADS-box基因能夠響應(yīng)脅迫以適應(yīng)環(huán)境，但抵御脅迫的調(diào)控機(jī)理目前仍不清楚［30］。

圖7 ItfMADS基因在不同脅迫時(shí)的表達(dá)譜Fig.7 Expression profile of ItfMADS gene under different stresses

3 討論

目前，許多學(xué)者已經(jīng)對擬南芥［18］、葡萄［31］、芝麻［32］、蘋果［33］和油菜［34］等多個(gè)物種的MADS-box基因家族進(jìn)行了研究，但植物的生長發(fā)育和形態(tài)建成是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，仍然還有許多難題尚未解決［7］。因此，深入研究MADS-box家族基因的功能對甘薯分子育種以及品種遺傳改良具有重要意義。

本研究利用生物信息學(xué)方法在三淺裂野牽牛的基因組中鑒定到38個(gè)MADS-box基因，并對它們編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)行理化性質(zhì)分析，獲得ItfMADS各成員的基因結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、亞細(xì)胞定位、保守基序等信息，為甘薯MADS-box基因家族成員的克隆和功能研究提供了理論基礎(chǔ)。基因結(jié)構(gòu)分析表明，38個(gè)成員中有6個(gè)符合植物MADS-box基因的典型結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是判斷蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的重要因素，其中，α-螺旋和β-折疊是蛋白質(zhì)的有序結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定性，而無規(guī)則卷曲為蛋白質(zhì)的無序結(jié)構(gòu)，具有不穩(wěn)定性，該結(jié)果與理化性質(zhì)中預(yù)測的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果相一致。

參照模式物種中MADS-box家族的分類情況，在系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系的基礎(chǔ)上，可將這38個(gè)ItfMADS成員分為2類：Ⅰ型和Ⅱ型，其中，屬于Ⅰ型的ItfMADS成員有9個(gè)，屬于Ⅱ型的ItfMADS成員有29個(gè)。ItfMADS的分類情況與擬南芥和水稻不同，說明重復(fù)基因在不同物種進(jìn)化過程中的保留情況不同，因此這些不同物種中同一分類的MADS-box基因在進(jìn)化過程中受到的約束不同［35-36］。值得注意的是，從三淺裂野牽牛和擬南芥的系統(tǒng)進(jìn)化樹中，我們發(fā)現(xiàn)在ItfMADS家族中，Ⅰ型的9個(gè)成員均屬于Mα亞家族，Mβ、Mγ、Mδ亞家族中均沒有ItfMADS成員，ItfMADS成員空缺的原因還有待進(jìn)一步研究。

植物中，Ⅱ型MADS-box基因的結(jié)構(gòu)和功能研究比較清楚，但Ⅰ型MADS-box基因在植物生命過程的作用和機(jī)理還知之甚少。近年來，有研究表明Ⅰ型MADS-box基因是植物生長發(fā)育和繁殖過程的重要調(diào)控因子，在擬南芥的胚和胚乳等器官發(fā)育過程中起重要作用［37］。目前，研究最多且最為清楚的是著名的“ABCDE”模型，它揭示了MADS-box基因與花器官發(fā)育之間的關(guān)系。人們對“ABCDE”模型通俗解釋為A+E控制萼片的發(fā)育，A+B+E控制花瓣的發(fā)育，B+C+E控制雄蕊的發(fā)育，C+E控制心皮的發(fā)育，D+E控制胚珠發(fā)育［30］。除少部分基因外，大多數(shù)A、B、C、D、E類同源基因都是Ⅱ型中MIKCC類的MADS-box基因。前人已經(jīng)證明在水稻和擬南芥等模式植物中，A、B、C、D和E一共5類基因都參與調(diào)控植物的花器官發(fā)育，根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化分析，三淺裂野牽牛的MADS-box同源基因也可能具有相似的功能。此外, 還有研究發(fā)現(xiàn)MADS-box基因參與落葉果樹花芽休眠與休眠解除, 但其調(diào)控機(jī)制仍不清楚［38］。