通過對PyMFG基因編碼的氨基酸序列分析發(fā)現(xiàn)，該基因編碼的蛋白質(zhì)含有TEA和YAP結(jié)構(gòu)域，屬于TEA-ATTS超家族。該蛋白結(jié)構(gòu)域家族發(fā)現(xiàn)于轉(zhuǎn)錄增強因子(TEF)和分生孢子發(fā)育調(diào)節(jié)因子aba中，位于真核轉(zhuǎn)錄因子的氨基末端。研究發(fā)現(xiàn)，TEAD轉(zhuǎn)錄因子家族是發(fā)育過程所必需的，其家族成員含有與DNA元件結(jié)合的TEA結(jié)構(gòu)域和與轉(zhuǎn)錄共激活因子相互作用的反式激活結(jié)構(gòu)域，與傳遞下游信號息息相關(guān)。研究表明，TEAD1可參與上皮細胞的調(diào)節(jié)分化和上皮形態(tài)發(fā)生[17]。此外，亦有研究指出，TEAD可結(jié)合更具親和力的TEF-1和TEC1位點，通過磷酸化一種或多種DNA結(jié)合表面的絲氨酸(Ser-65，Ser-66和Ser-76)，引入靜電排斥或空間位阻，干擾與DNA的結(jié)合，進而調(diào)節(jié)TEA/ATTS轉(zhuǎn)錄因子活性[18]，從而激起下游信號的應(yīng)答。
研究證實，TEA-ATTS超家族結(jié)構(gòu)域中的TEF與其同源蛋白具有高度保守的真核DNA結(jié)合位點，與病毒基因的轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)[19]。TEF-1可以通過N末端的TEAD結(jié)合M-CAT原件調(diào)節(jié)心臟、骨骼和平滑肌的發(fā)育且L1環(huán)是TEAD協(xié)同加載到串聯(lián)重復(fù)的M-CAT DNA結(jié)合位點時必需的[18]。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動物中存在4種高度保守的TEAD/TEF轉(zhuǎn)錄增強因子(TEAD1-TEAD4)，需要轉(zhuǎn)錄共激活因子的結(jié)合才可以激活DNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控反應(yīng)[20-21]。除TEF-1外，該家族結(jié)構(gòu)域包含參與Ty1反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子激活過程的酵母蛋白TEC1[20, 22]、控制構(gòu)巢曲霉分生孢子發(fā)育末期反饋調(diào)控回路的AbaA蛋白以及調(diào)控果蠅自身的發(fā)育分化和神經(jīng)系統(tǒng)中某些特定基因表達的SD蛋白[23-25]。目前研究發(fā)現(xiàn)，條斑紫菜單孢子形成過程與子囊菌門(Ascomycota)真菌分生孢子的形成過程極為相似。更重要的是，已有研究證實，TEA結(jié)構(gòu)域家族發(fā)現(xiàn)于轉(zhuǎn)錄增強因子(TEF)和分生孢子發(fā)育調(diào)節(jié)因子aba中，且構(gòu)巢曲霉abaA基因的特異性表達能夠促使其產(chǎn)生分生孢子頭和維持分生孢子產(chǎn)量[26-28]。由此推斷，PyMFG蛋白的TEA結(jié)構(gòu)域與條斑紫菜單孢子形成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)。
TEAD包含N末端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和C末端的YAP效應(yīng)結(jié)構(gòu)域，與細胞的發(fā)育分化過程密不可分[18, 29]。研究表明，YAP是Hippo途徑的末端效應(yīng)物之一，是參與核心激酶盒的最關(guān)鍵步驟，其主要作用于誘導(dǎo)增殖促進和抗凋亡基因的表達[30-31]。然而，Hippo途徑的主要功能是抑制增殖和促進細胞凋亡，從而限制器官的過度生長[32]。研究發(fā)現(xiàn)，果蠅(Drosophila melanogaster)中的Hippo途徑敲除后導(dǎo)致細胞無限分裂[33]。此外，Hippo途徑還可以通過磷酸化和激活細胞質(zhì)的YAP來抑制YAP-TEAD雜合轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮作用[29]。更重要的是，在缺乏或阻斷 Hippo 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的情況下，未磷酸化的YAP可以進入細胞核作為轉(zhuǎn)錄共激活因子，結(jié)合并激活TEA家族轉(zhuǎn)錄因子 TEAD或SD，進而調(diào)控下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。由此推斷，YAP對TEA具有激活、促進作用，猜測兩者在條斑紫菜PyMFG蛋白中亦具有相似功能，可能與激活單孢子形成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄表達密切相關(guān)。
多序列比對結(jié)果顯示，條斑紫菜的PyMFG基因所編碼的蛋白與子囊菌門的構(gòu)巢曲霉、黑曲霉(Aspergillus luchuensis)、葡萄孢菌(Botrytis cinerea)、釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、假絲酵母(Candida albicans)等分生孢子形成蛋白具有多種相同的保守氨基酸，且Gly、Glu、Arg、Val、Ser、Gln的使用頻率較高。然而，所有參與同源序列比對的物種中并未存在一種使用頻率更高的保守氨基酸。由此推測，無論是子囊菌門的分生孢子還是條斑紫菜的單孢子，其發(fā)育分化過程均需要多種必需氨基酸的共同參與，進化水平較低。
此外，系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示，條斑紫菜與構(gòu)巢曲霉和黑曲霉聚為一個小的亞支，充分說明PyMFG基因與其分生孢子形成基因abaA在調(diào)控孢子形成方面的保守性，親緣關(guān)系密切。然而，條斑紫菜與細菌聚為的分支呈現(xiàn)極低的Bootstrap值，說明該蛋白與細菌的親緣關(guān)系較遠，2物種的孢子形成過程具有較大差異。
目前，關(guān)于藻類與真菌的起源進化主要存在2種理論。一種為起源多源論，認為藻類由于色素體的喪失，逐漸由自養(yǎng)生活變?yōu)楫愷B(yǎng)生活，從而使自身演變?yōu)檎婢Ａ硪环N理論為鞭毛生物起源論，認為藻類和真菌起源于同一種單細胞原始水生鞭毛生物，其鞭毛數(shù)量不一，個體間葉綠素和其他色素有無、含量方面均存在差異。因此，隨著進化時間的推移，本身具有色素的個體演化為藻類，而不具有色素的個體演化為真菌[34]。綜上所述，本研究得出的條斑紫菜單孢子形成基因(PyMFG)編碼的蛋白與構(gòu)巢曲霉、黑曲霉等子囊真菌分生孢子形成蛋白親緣關(guān)系更近的結(jié)果較為合理，為后續(xù)研究單孢子形成與放散的分子生物學(xué)機制提供了方向和理論支持。
培養(yǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，單孢子的形成與放散是一個連續(xù)的過程，其形成或放散并不能以單一生物學(xué)過程獨立存在于其無性生殖過程中。單孢子最終放散的數(shù)量與速度取決于其形成的數(shù)量與速度，單孢子在不形成時亦不會從藻體釋放。本實驗通過熒光定量分析發(fā)現(xiàn)，PyMFG在不放散單孢子的壇紫菜(WT-8)中不表達，在大量放散單孢子的圓紫菜(PS-WT)、印度產(chǎn)紫菜(PC-WT)以及條斑紫菜(W')中表達且種間的表達量差異顯著，充分說明該基因與單孢子形成的密切相關(guān)性。
單孢子放散實驗發(fā)現(xiàn)，W品系不放散單孢子，R、W'、R'品系能夠大量放散單孢子且放散總量差異顯著。此外，PyMFG基因在父本品系(W)中不表達，與單孢子放散實驗結(jié)果相符。在偏父本品系(W')中的相對表達量隨藻體日齡的增長日趨增大，放散能力增強，與單孢子放散實驗結(jié)果相符。然而，該基因在母本品系(R)與偏母本品系(R')中的相對表達量變化與兩者大量放散單孢子的性狀存在差異。推測兩品系單孢子形成和放散的基因與父本品系(W)和偏父本品系(W')存在本質(zhì)性差異，而這與其雜交母本(fre-1)發(fā)生的點突變息息相關(guān)。
大量放散單孢子的條斑紫菜紅色突變體(fre-1)是由野生型條斑紫菜(U-511)經(jīng)化學(xué)誘變劑甲基硝基亞硝基胍(MNNG)誘變而來[PyMFG基因在調(diào)控單孢子形成和放散時的相互作用網(wǎng)絡(luò)存在差異。由此推測，此性狀的發(fā)生至少由一對等位基因控制。
不同紫菜種間的熒光定量PCR實驗證實了PyMFG基因與紫菜屬的某些紅藻形成和放散單孢子的性狀密切相關(guān)。此外，本研究根據(jù)單孢子放散實驗和熒光定量PCR實驗推斷出大量放散單孢子的條斑紫菜品系中存在大量調(diào)控單孢子形成和放散的基因，至少有1對等位基因參與調(diào)控其形成和放散，從而使上述結(jié)果存在差異。此外，條斑紫菜的PyMFG蛋白含有TEA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，與構(gòu)巢曲霉和黑曲霉的分生孢子形成蛋白AbaA屬近緣同源蛋白，可能作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子調(diào)節(jié)其單孢子的形成，為后期研究條斑紫菜單孢子形成和放散的分子生物學(xué)機制提供了方向，進而為開展條斑紫菜在工程菌中的表達研究和開發(fā)合理放散單孢子的紫菜新品種提供了理論支持。然而，以上實驗結(jié)果為推斷與預(yù)測，PyMFG基因具體的分子生物學(xué)功能還需通過實驗進一步驗證。