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Tareq Alhindi 和 Ayed M. Al-Abdallat 两位作者分别来自约旦大学生物科学系和园艺与作物科学系，他们在学术期刊《Plants》上发表了一篇关于美国紫珠（Callicarpa americana）MADS-box基因家族的全基因组鉴定和分析的研究。该研究于2021年8月30日发布。

本研究主要涉及植物分子生物学领域，特别是MADS-box转录因子家族的功能和进化研究。MADS-box基因家族编码许多在植物生长发育过程中起关键作用的转录因子，包括对环境信号的响应、细胞分化和器官身份的确定，尤其是在花器官发生中。美国紫珠是一种原产于美国南部地区的灌木，具有药用价值和农业重要性。最近，其全基因组序列已被公布，为进行MADS-box基因家族的全面分析提供了机会。然而，这种植物中MADS-box基因的身份和功能尚未详细报道。因此，本研究旨在系统地分析美国紫珠中的MADS-box基因家族，并为进一步的功能和进化研究提供参考。

本研究的工作流程分为多个步骤。首先，使用HMMER工具包搜索C. americana蛋白序列中的MADS-box DNA结合域，共获得了78个非冗余MADS-box基因。这些基因通过SMART和PROSITE网站进一步验证了MADS结构域的存在。接着，使用FGENESH套件对部分基因进行了功能位点识别和基因组注释。然后，构建了所有C. americana MADS-box基因的系统发育树，并分析了A. thaliana、Sesamum indicum、Solanum lycopersicum和Amborella trichopoda的I型和II型MADS-box基因，用于构建两个系统发育树。此外，还鉴定了这些基因的基因结构和保守结构域，并分析了C. americana MADS-box基因在各种组织中的表达模式。最后，对上游启动子区域的顺式调控元件进行了分析和鉴定。

研究结果表明，在C. americana基因组中鉴定了78个MADS-box基因，分布在17条染色体上。这些基因被重新命名为Cammads1到Cammads78，并根据它们在染色体上的位置进行了分类。基因结构分析显示，C. americana MADS-box基因包含1到15个外显子。II型MADS-box基因（5-15个外显子）的数量远超I型基因（1-9个外显子）。基序分布分析显示，II型MADS-box基因包含更多的基序，这表明它们可能具有更复杂和多样化的功能。此外，通过对不同器官转录组的表达谱分析，突出了MIKC型MADS-box基因在花和果实发育中的作用。顺式调控元件分析揭示了多种功能元件的存在，如光响应元件、干旱响应元件、茉莉酸和赤霉素响应元件等。

本研究得出结论，C. americana中的MADS-box基因家族可分为I型（Mα和Mγ）和II型（MIKC*和MIKCC），其中Mβ型基因缺失。这一发现暗示了唇形目内Lamiaceae科和Lentibulariaceae科之间的密切关系。基因结构分析显示，II型基因比I型基因含有更多的外显子。Cammads基因在八个组织中的表达模式及其启动子区域的顺式调控元件分析表明，某些非生物胁迫反应和花发育的ABCDE模型在一定程度上得到了保守。某些元件的缺失和表达模式的变化可能指向一些MADS-box基因功能的多样化或功能冗余。本研究将有助于指导未来的分子蛋白质-蛋白质相互作用分析研究，以确认每个Cammads基因的相互作用和功能。

本研究的亮点在于首次对C. americana MADS-box基因家族进行了全基因组分析，提供了详细的基因结构和表达模式信息。研究方法包括使用HMMER工具包、SMART和PROSITE网站、FGENESH套件、MEGA-X软件和MEME服务器等多种先进的生物信息学工具和技术。这些方法确保了数据的准确性和可靠性，为后续研究奠定了坚实的基础。

此外，本研究还探讨了C. americana MADS-box基因在不同组织中的表达模式，揭示了其在花和果实发育中的重要作用。通过对启动子区域的顺式调控元件分析，发现了多种与非生物胁迫响应相关的元件，这为理解C. americana在逆境条件下的适应机制提供了新的视角。本研究不仅丰富了MADS-box基因家族的功能和进化知识，还为相关植物的研究提供了宝贵的参考资料。