类型a：这篇文档报告了一项原始研究，因此属于类型a。
主要作者和机构以及发表信息
本研究的主要作者包括周鹏彦（Pengyan Zhou）、王泽森（Zesen Wang）、李银刚（Yingang Li）和周琪（Qi Zhou），其中通讯作者为周琪。研究团队来自浙江省林业科学研究院和南京林业大学南方可持续林业协同创新中心。该研究于2023年9月21日在学术期刊《Plants》上发表。
研究背景
MADS-box基因家族编码转录因子（transcription factors, TFs），在许多生物体中发挥重要作用。MADS-box基因家族成员的显著特征是其包含一个约60个氨基酸长度的DNA结合域（称为MADS结构域）。这些基因在植物花器官结构形成、种子发育等过程中起关键作用。银杏（Ginkgo biloba）是一种具有重要经济和生态价值的裸子植物，但关于其MADS-box基因家族的研究仍显不足。银杏有两版基因组（2019版和2021版），但尚未对这两版基因组中的MADS-box基因家族进行系统分析和比较。此外，银杏是一种雌雄异株植物，性别分化机制尚不明确。研究MADS-box基因家族的功能可能有助于揭示银杏生殖器官发育及性别分化的分子机制。
本研究旨在全面鉴定银杏MADS-box基因家族，并比较两版基因组之间的差异；同时通过基因表达分析探讨这些基因在银杏不同组织中的功能，尤其是它们在生殖器官发育和性别分化中的潜在作用。
研究方法与实验流程
本研究主要包括以下步骤：
数据获取与初步筛选
研究人员从银杏2019版和2021版基因组中分别提取了蛋白序列，并利用BLAST和HMM模型进行初步筛选。随后，使用SMART程序进一步验证候选基因是否包含完整的MADS结构域。最终，研究人员在2019版基因组中鉴定了26个MADS-box基因，在2021版基因组中鉴定了20个MADS-box基因。
基因分类与进化分析
基于MADS-box蛋白序列，研究人员构建了系统发育树，将基因分为Type I（Mα和Mγ亚家族）和Type II（MIKC和Mδ亚家族）。研究发现，两版基因组均缺乏Mβ基因，而MIKC基因数量最多。此外，研究人员还对比了银杏MADS-box基因与其他模式植物（如拟南芥和杨树）的同源关系。
基因结构分析
使用Gene Structure Display Server (GSDS) 在线工具分析基因的外显子/内含子结构。结果表明，Type I基因结构简单，大多无内含子或仅有一个短内含子（ kb）；而Type II基因含有更多内含子，且部分MIKC基因具有超长内含子（≥20 kb）。
蛋白质互作网络预测
通过STRING在线工具预测银杏MADS-box蛋白与拟南芥同源蛋白的互作网络。结果显示，大多数银杏MADS-box蛋白能够与4-12种其他蛋白发生相互作用。
基因表达分析
研究人员选取了8种银杏组织（雌花、雄花、早期种子、发育中种子、成熟种子、根、茎和叶）进行qPCR实验，以评估MADS-box基因在不同组织中的表达水平。为了避免重复基因的影响，选择2019版基因组的所有基因以及2021版基因组中与2019版相似度低于80%的基因进行分析。
主要研究结果
1. 基因鉴定与分类
研究人员在2019版基因组中鉴定了26个MADS-box基因，在2021版基因组中鉴定了20个MADS-box基因。其中，12对基因的相似度超过80%。系统发育分析表明，这些基因可分为Type I（Mα和Mγ亚家族）和Type II（MIKC和Mδ亚家族）。两版基因组均缺乏Mβ基因，而MIKC基因数量最多。
基因结构特征
Type I基因结构简单，大多无内含子或仅有一个短内含子；Type II基因含有更多内含子，且部分MIKC基因具有超长内含子（≥20 kb）。这种超长内含子的存在可能与其更高的基因表达水平相关。
基因表达模式
qPCR结果显示，MADS-box基因在不同组织中的表达水平存在显著差异。总体而言，雄花和雌花中的基因表达水平最高，其次是早期种子和发育中种子。Type I基因（如GBMADS14、GBMADS16和GBMADS21）在雄花中特异性高表达，可能参与雄性花芽分化；而Type II基因（如GBMADS05、GBMADS06和GBMADS08）在雌花中高表达，可能调控雌性花芽分化和种子发育。
蛋白质互作网络
蛋白质互作网络分析显示，大多数银杏MADS-box蛋白能够与拟南芥同源蛋白发生相互作用，这表明它们可能在生殖器官发育和性别分化中发挥重要作用。
研究结论与意义
本研究首次系统鉴定了银杏两版基因组中的MADS-box基因家族，并对其结构特征和表达模式进行了详细分析。研究发现，Type I基因在雄花中高表达，可能参与雄性花芽分化；而Type II基因（尤其是MIKC亚家族基因）在雌花和种子中高表达，可能调控雌性花芽分化和种子发育。这些结果不仅有助于理解MADS-box基因家族在银杏生殖器官发育和性别分化中的作用，还为探索银杏性别决定的分子机制奠定了基础。
研究亮点
1. 首次在银杏两版基因组中系统鉴定了MADS-box基因家族，并比较了其差异。 2. 发现MIKC基因具有超长内含子，可能与其高表达水平相关。 3. 揭示了MADS-box基因在银杏生殖器官发育和性别分化中的潜在功能。
其他有价值内容
本研究还提供了银杏MADS-box基因的详细注释信息（如基因ID、内含子数量、蛋白长度等），并公开了所有原始数据，为后续研究提供了重要资源。