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1、玉米器官大小相关基因SM02的鉴定和特征分析摘要：利用生物信息学方法，从玉米基因组屮鉴定出一个与拟南芥的SM02基因同源的基因，并对这个基因的染色体分布、遗传进化、顺式调控元件等进行了分析，以期为该基因的克隆及功能研究提供有益信息。关键词：玉米；SM02基因；遗传进化；顺式元件屮图分类号：Q781文献标识号：A文章编号：1001-4942(2013)03-0004-03KeywordsZeamaysL・；SMO2；phylogeny；cis-elements玉米作为我国最重要的粮食作物之一和典型的C4类模式植物，杂种优势强，产量高，在
2、粮食牛产和单子叶植物功能基因组学研究屮具冇重要地位。随着水土资源的日益匮乏和粮食需求的日益增加，粮食安全问题日益突岀。如何提高农作物的产量，是我国迫切需要解决的重大课题。从作物自身的遗传因素入手，解析影响产量形成的遗传因子及其作用机理，是进行农作物产量遗传改良的重要基础：10］o近年来多个植物器官大小和产量相关基因被克隆，如ARGOS、DA1>ARF2、SM02、DEP1、GW5、GW2、GS3等［1,2,4,6,8,11,14〜21］,玉米中已克隆的与器官大小和产量相关的基因有CNR1、GS3、GW2等［3,5,12,13］。SMO
3、2是拟南芥中控制器官大小的正调控因子，这个基因突变以后拟南芥植株地上部变小，根系变短，细胞分裂的速度降低；另外还调控种子萌发和ABA的应答，该基因突变后拟南芥种子萌发延迟，对ABA超敏感，过量表达SM02基因降低拟南芥种子对ABA的敏感性［6,7］。目前，有关SM02的研究在单子叶植物屮还未见报道。本试验利用比较基因组学的方法从玉米中鉴定出一个与拟南芥SM02基因同源的序列，并对这个基因的染色体分布、遗传进化和顺式调控元件进行了分析，为进一步克隆和研究其在玉米生长发育中的功能奠定了基础。1研究方法利用拟南芥SM02基因序列在GenBa
4、nk屮搜索比对玉米的基因组序列(http：//blast,ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)，寻找玉米SM02基因序列，并对它的染色体分布、遗传进化和顺式元件进行分析。遗传进化分析利用MEGA4.1进行,采用Bootstraptest-NeighborJoining方法，重复500次运算，顺式元件预测采用PlantCARE软件进行在线分析。亚细胞定位预测在WoLFPSORT(http：//wolfpsort.org/)屮进行。2结果与分析2.1玉米SM02基因的鉴定和遗传进化分析利用拟南芥SMO2基因序列在GenB
5、ank中搜索比对玉米的基因组序列,结果在玉米的2号染色体上发现了一个SM02类似序列，位于人工细菌染色体文库克隆AC210087.3屮(见表1)。它没冇内含子，编码区为396bp,预测编码的蛋白定位到细胞质中。序列分析表明，ZmSM02与AtSM02的序列一致性为51.15%,而与SbSMO2的序列一致性高达96.95%，与水稻的序列一致性为69.92%,与小麦的序列一致性为74.44%0不同物种SMO2遗传进化分析也表明，玉米和高粱的SM02关系最近，同属一个分支，与小麦、水稻等的关系较远，但同在一个类群。而双子叶植物拟南芥、番茄、
6、痪藜状苜蓿等的SM02与单子叶植物的SM02关系较远，分在另一个类群（见图1）。2.2玉米SM02基因的顺式调控元件分析和功能预测顺式调控元件分析表明，玉米的SM02基因启动子及上游序列中含有ABA应答元件ABRE3个，茉莉酸甲酯应答元件CGTCA-motif3个，赤霉索应答元件GARE-motif2个和TATC-box1个，热胁迫应答元件HSE1个,干旱应答元件MBS1个，水杨酸应答元件TCA-element3个，还有生长素应答元件TGA-element2个。生长素、赤霉素、茉莉酸甲酯都和植物的生长发育相关，而ABA和水杨酸与植物的
7、非生物逆境应答、种子萌发和生物胁迫应答有关。根据以上分析，本试验认为玉米SM02基因与AISM02具有相似的功能，参与了细胞分裂和器官发育、ABA应答、种子萌发和逆境应答过程，值得深入探讨研究。3结论本试验利用生物信息学方法，从玉米的基因组中鉴定出一个与拟南芥器官大小相关基因SM02同源的基因。它不含内含子；系统进化分析表明它与高粱SM02的相似性最高，与小麦、高粱、大麦等的SM02位于同一类群；顺式元件分析表明，玉米的SM02基因上游序列含冇多个激素和逆境应答元件，可能参与多个玉米生长发育过程。本试验为进一步克隆和研究玉米SM02的
8、功能奠定了基础。参考文献：[1]AnastasiouE,KenzS,GerstungM,etal.ControlofplantorgansizebyKLUH/CYP78A5-dependentintercellulars
