八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因分子进化特征

对来自蓝藻、绿藻和高等植物中的pds基因用最大似然法进行了系统发育分析,来估算pds基因在进化过程中的正选择位点。通过位点模型和分支-位点模型分别对PDS不同位点和不同分支中的位点进行正选择作用的估算。结果发现,pds基因的适应性进化主要发生在系统发育树的不同分支上。在绿藻分支中,有7.9%位点受到正选择作用;在高等植物分支中,有6.1%位点受到正选择作用;在蓝藻分支中,有2.6%位点受到正选择作用。这些正选择位点的识别,可以为PDS活性研究提供重要的线索。

植物LEAFY基因的起源和进化分析

植物LEAFY(LFY)基因编码植物特有的一类转录因子,在显花植物营养生长向生殖生长的转变中起了重要作用。本研究采用同源性检索、系统进化分析和正选择作用检测等方法对植物LEAFY基因进行了系统的进化分析,结果发现植物LEAFY基因最早起源于轮藻,并在陆生植物基因组中稳定遗传下来;不同陆生植物基因组的LEAFY基因具有相似的基因结构;单子叶植物的LEAFY基因经历了明显的正选择作用,而玉米和油棕中分别具有2个LEAFY基因,且其中的一个经历了正选择作用,可能与新功能的形成及功能分化有关。

禾本科植物β-淀粉酶基因家族分子进化及响应非生物胁迫的表达模式分析

β-淀粉酶(beta-amylase,BAM)是一类关键的淀粉水解酶,在禾谷类作物生长发育过程中起着重要作用,与植物多种非生物胁迫响应相关。本研究通过系统发育分析,将水稻、玉米、高粱、谷子、二穗短柄草5种禾本科植物中共54个BAM基因分为10个同源基因簇,每个同源基因簇都涵盖了这5个物种,因此推测在禾本科祖先物种中至少含有10个BAM基因,并且在禾本科植物分化后没有发生明显的基因丢失事件。基于对编码蛋白质序列的功能分化分析,表明同源基因簇间存在明显的进化速率的差异。对10个同源基因簇进行了适应性进化检测,发现有3个同源簇在禾本科植物的进化过程中经历了适应性进化。此外,对水稻β-淀粉酶的表达分析发现,一些β-淀粉酶具有组织特异性表达特征,并且至少有5个水稻的β-淀粉酶基因具有受到非生物逆境的胁迫而表现出不同的表达模式。本研究结果为进一步探讨禾本科BAM基因的生物学功能提供了一定的理论基础。