MADS-box转录因子是一类包含保守结构域（MADs）的蛋白质，在许多真核生物中都存在。相比其他生物群体，陆地植物中MIKC*和MIKCC型的MADS-box转录因子比例更高。这些基因在被子植物中的积累理论上有助于该植物群体所展示的形态多样性。"ABC"模型和"ABC(D)E"模型都是基于拟南芥和金鱼草的遗传研究提出的。通常认为，MADS-box蛋白在花器官生成过程中发挥了协同作用：C+D+E类基因决定胚珠；C+E类基因决定子房；B+C+E类基因决定雄蕊；A+B+E类基因决定花瓣；A+E类基因决定萼片。多个与花器官生成相关的基因在拟南芥中被鉴定，包括E类基因SEPALLATA1-4（SEP1-4）、C类基因AGAMOUS（AG）、B类基因APETALA3（AP3）和PISTILLATA（PI）、以及A类基因APETALA1（AP1）和APETALA2（AP2）。除AP2外，每个基因都被认为是MIKCC MADS-box基因。PISTILLATA（PI）和APETALA3（AP3）是两个同源的MADS-box基因谱系，可能在被子植物出现之前的一次复制事件中发生。在拟南芥和金鱼草花中，这些基因决定雄蕊和花瓣的形成。在核心真双子叶植物和单子叶植物中，B类基因的表达在雄蕊、花瓣或颖片中相对保守。但是，B类基因在核心真双子叶植物之外的分化表达与花被的多样化有关。对于C类基因而言，在被子植物出现之前，整个基因组复制事件很可能导致了AGL11和AG基因谱系的形成，这些曾被定义为C和D谱系。在拟南芥中，C类基因AGAMOUS（AG）负责子房和雄蕊的器官生成、花器官命运的确定以及避免A类基因在花器官组织中的错误表达。在基部真双子叶植物罂粟属中，一个AG同源基因负责决定雄蕊和子房特征，其中AG-1负责雄蕊和子房，AG-2仅负责子房。
2023年2月，Medicinal Plant Biology 在线发表了中国科学院华南植物园联合多家研究机构合作完成的题为Characterization of B- and C-class MADS-box genes in medicinal plant Epimedium sagittatum 的研究论文。该论文对药用植物箭叶淫羊藿B类和C类 MADS-box基因进行了功能研究。
本项研究以药用植物淫羊藿作为研究对象，由于其拥有独特的花器官形态，包括花瓣状萼片和具有内部蜜腺组织和袋状花瓣，因此箭叶淫羊藿成为了研究花部多样化的理想的研究模型。以前的研究主要对Crab claw基因在蜜腺发育和AP1/SEP/AGL6 MADS-box超家族在花器官发育和类黄酮合成中的功能进行了表征。本文作者对基部真双子叶植物箭叶淫羊藿的MADS-box转录因子进行了功能特性研究。在本项研究中，作者成功地从箭叶淫羊藿中分离出四个B类基因和两个C类基因。系统发育分析表明，EsAP3-1、EsAP3-2和EsAP3-3属于AP3 clade，EsPI属于PI group，EsAG和EsAG11分别聚类为AG和AG11 group。我们采用定量实时PCR检测了这些基因的表达模式，发现EsAP3-3仅局限于花瓣中表达，其他所有B类基因具有广泛的表达，EsAG和EsAG11基因仅限于生殖器官表达。此外，作者还使用酵母双杂交和酵母三杂交实验探究了这些蛋白质复合物的状态。结果显示，EsAP3-1具有广泛的交互伙伴，而EsPI可以与EsAP3-1和EsAP3-2形成异源二聚体。同时本实验通过在野生型拟南芥中进行转基因EsAG过表达实验证实了其在决定子房发育方面的保守功能。
中国科学院华南植物园经济植物学中心王瑛为论文通讯作者。中国中医科学院中药研究所的孙伟和万会花为该论文共同第一作者。这项工作得到了国家重点研发计划（2022YFC3501703）和中国中医科学院科技创新项目（C12021A03710）的支持。
作者团队介绍
中国中医科学院中药研究所中药材鉴定及药用成分合成途径挖掘研究组主要针对中药资源领域的核心科学问题即优质中药材品质形成的遗传机制开展研究工作，重点方向为通过整合多组学如基因组学、代谢组学及功能基因组学等手段对穿心莲、丹参、娑罗子、苦荞、火麻仁、淫羊藿等重要中药品种性状的形成机制开展研究，主要体现在对穿心莲内酯、七叶皂苷和芦丁等功效成分的合成途径进行功能解析及合成生物学研究，同时关注环境因素调控药效成分的遗传机制，尝试解释道地药材形成的科学内涵。
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Medicinal Plant Biology 是一本开放获取的期刊，致力于传播药用植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、方法、评论、观点、社论等。期刊主编由中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士和John Innes Centre的Cathie Martin院士共同担任。目前期刊已被DOAJ、CABI等数据库收录。
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