2024年4月9日发(作者：column函数)

大白菜YUCCA基因家族的鉴定与生物信息学分析

綦洋 王柬钧 桑园园 沈玲玲 申颖 曹雪 刘振宁

摘要：生长素（IAA）是一种重要的植物内源激素，YUCCA基因作为IAA生物合成的限速酶编

码基因，在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。为深入研究大白菜YUCCA基因家族的功能，

利用生物信息学分析对大白菜中YUCCA基因家族成员进行全基因组水平鉴定，并对其基因组信息、

蛋白质生理生化特征、基因结构、保守结构域、系统进化树等方面进行研究。结果表明，在大白菜

基因组中共鉴定出19个YUCCA基因，可以聚类到2个大的分支，Clade Ⅰ和Clade Ⅱ;YUCCA基

因在大白菜10条染色体上呈不均匀分布，并有1对基因以串联重复现象在染色体上分布;基因结构分

析表明大白菜YUCCA基因一般含有0～3个数量不等的内含子;对大白菜YUCCA蛋白质氨基酸序列

多重比对的分析表明大白菜YUCCA蛋白质存在高度保守的FAD结合位点（一致序列为GAGPxG）

和NADPH结合位点（一致序列为GxGNSG）;通过MEME软件对大白菜YUCCA蛋白质模体（motif）

的预测还发现12个比较保守的motif。上述研究结果为大白菜YUCCA基因功能的研究奠定了一定

的基础。

关键词：大白菜;YUCCA;基因家族;生物信息学分析

S634.101 文献标志码： A ：1002-1302（2019）03-0049-06

生长素（IAA）作为一种重要的植物内源激素，在植物的生长发育过程中起着关键的调控作用[1]。

依赖色氨酸的IPA（吲哚丙酸）途径是生长素合成的主要途径，以色氨酸为前体合成的IPA在黄素单

加氧酶（YUCCA）的催化下生成IAA，这一过程也是IAA生物合成的限速步骤[2-3]。该途径产生的

生长素是维管系统发生、花发育、胚胎和种子形成等生物学过程所必需的[4-5]。

YUCCA酶是含黄素的单氧化酶，黄素单加氧酶属于FMOs（flavin-containing

monooxygenase）酶类，由YUCCA基因家族编码。植物中第一个功能被鉴定的FMOs就是

YUCCA基因编码的蛋白质[6]。YUCCA基因最初是从IAA含量降低的拟南芥显性突变体中克隆鉴定

的[6]。拟南芥YUCCA基因家族有11个基因成员，在生长素生物合成和调控过程中起着关键作用。

35S启动子驱动YUCCA1基因在拟南芥中过表达，转基因植株中生长素水平稍有提高，并伴随着下

胚轴伸长、子叶偏上性和顶端优势增强等表型[6]。后续研究表明，在水稻、马铃薯和草莓等植物中

过表达YUCCA基因也都可以产生类似的生长素过量产生的表型[7-9]。对yuc基因功能缺失突变体

的研究则进一步证明了YUC基因家族在生长素合成和植物生长发育过程中的重要作用。研究表明，

拟南芥中单个YUC基因失活并没有表现出明显的发育缺陷，而yuc1、yuc4双突变体表现为维管组

织减少，不能产生正常的花序，yuc1、yuc2、yuc4、yuc6 4突變体植株的表型更为严重。当用

YUC的启动子启动iaaM基因在拟南芥体内表达时则可以恢复由YUC突变引起的表型，外源施加生

长素却不能恢复这种表型[4]。这些结果说明，由YUC参与的生长素合成途径对于植物的生长发育是