豆科抗病基因NBS-LRR进化的多基因组比对分析

NBS-LRR是植物抗病基因家族中一类重要的基因,根据编码的蛋白质氨基端的保守结构域不同,可分为CC-NBS-LRR和TIR-NBS-LRR两类基因。本研究在10个已测序豆科植物中对NBS-LRR进行序列比对,鉴定了各基因组中两类结构域基因的同源拷贝,发现在蒺藜苜蓿中包含1 207个NBS-LRR基因的同源拷贝,在10个基因组中同源拷贝数最多;并且其中88.2%的NBS-LRR基因是具有CC结构域。基因组同源共线分析,发现全基因组加倍有利于抗病基因拷贝数的扩增,为家族基因序列和功能多样化提供了创新资源。基于NBS-LRR基因系统发育分析,发现抗病基因存在大量串联重复,并基于进化树拓扑结构的变迁揭示抗病基因在不同的基因组中进化速率不同;另外,通过对旁系同源基因对间的核苷酸同义替换率(Ks)比较,进一步证实不同结构的抗病基因进化速率不同;同一结构的抗病基因在不同基因组中进化速率也表现有明显差异,与其他豆科物种相比,大豆抗病基因进化速率一直处于较低水平。研究结果为揭示抗病基因在豆科植物中的进化过程提供了重要的基因组信息学基础,对于在全基因组范围认识泛豆科抗病基因进化具有重要的意义。