拟南芥EXLs(EXTRACELLULAR LIPASE)基因簇的分子演化特征及其在花药发育中的转录调控分析

基因簇是指两个或两个以上基因成簇排列且功能相关的特殊区域。前期研究表明,植物进化产生一些基因簇特征的功能基因参与有性生殖过程(如花药的发育和雄配子的形成),但目前对于植物有性生殖中特有基因簇的分子演化及转录调控的认知还较少。拟南芥(Arabidopsis thaliana)EXLs(EXTRACELLULAR LIPASE)(1~6)是一类在花药发育和雄配子形成中起到重要功能的GDSL(Gly-Asp-Ser-Leu)脂肪酶,本研究利用生物信息方法分析了EXLs(1~6)的组成结构和同源演化特征,结果表明EXLs(1~6)具有典型基因簇特征,蛋白的氨基酸序列具有较高的一致性,其同源基因的成簇现象在其他双子叶植物中也普遍存在。并进一步整合启动子元件、基因表达聚类分析和烟草(Nicotiana tabacum)双荧光素酶系统开展EXLs(1~6)转录调控分析,结果显示,尽管EXLs(1~6)基因簇中的6个基因在花药中都有较高的表达,但这6个基因具有不同的启动子元件,受到不同转录因子的转录调控,其表达特征也有明显的差异。因此,我们推测拟南芥EXLs(1~6)基因簇中的同源基因在植物生殖中的功能并不是完全冗余的,它们的产生可能是功能特化的结果。研究结果为探索EXLs(1~6)基因簇的演化及在生殖发育中的功能提供了科学依据。