拟南芥和水稻CesA基因家族的生物信息学分析

以拟南芥和水稻21个纤维素合成酶基因（ CesA）为研究对象,对其基因结构、保守结构域、蛋白质跨膜结构、亚细胞定位、基因表达等进行综合分析。结果显示,CesA基因长度在3.5~6.5 kb,有7~13个内含子（ OsCesA10除外）。 CesA基因编码的蛋白质保守性较强,含有该基因家族的保守结构域Ring finger（ OsCesA10、OsCesA11除外）和Cellulose synthase。水稻和拟南芥的CesA蛋白跨膜螺旋数量为6个或8个（ OsCesA10除外）。蛋白质亚细胞定位结果表明,21条CesA蛋白全部定位在质膜上。大部分AtCesA基因在植株的幼根、幼叶和愈伤组织中均有表达,而大部分OsCesA基因仅在幼根或幼叶中表达。

谷子和玉米基因组多倍化进化比较分析

以谷子和玉米为研究对象,基于比较基因组学,利用改进的基因同源共线性方法对其基因组结构和基因同源信息进行比对分析,确定了物种基因组加倍的规模和加倍后的进化规律。结果表明:谷子中有3 846对(10.9%)、玉米中有6 016对(18.5%)由多倍化产生的重复基因,它们之间的直系同源基因对为13 652对;通过同源共线基因间的同义核苷酸置换率分析证实,玉米与谷子不仅共同经历了一次古老的全基因组加倍,而且在约12个百万年前玉米独立发生了一次较近的全基因组加倍;加倍后产生的大量重复基因片段常分布在染色体末端;基因组进化分析发现,玉米基因组进化速率比谷子快1/14。

谷子、玉米重复基因间基因置换的系统发育分析

以谷子和玉米为研究对象,利用系统发育分析和比较基因组学推断了重复基因间可能的基因置换,旨在对其基因组中由全基因组加倍产生的重复基因的相互作用机制进行研究。结果表明,谷子中有192对(18.9%)、玉米中有121对(11.9%)的重复基因在其进化过程中发生了基因置换,且重复基因对之间的置换常常是以部分基因置换为主,谷子发生置换的基因对中有88.4%、玉米中有76.5%是部分基因置换;基于动态规划和系统发育相结合的方法,确定了谷子、玉米多个重复基因对间发生过不止1个片段的基因置换;对基因置换与重复基因在染色体上物理位置的相关性分析发现,基因置换与基因在染色体上的位置显著相关,对不同染色体区域重复基因发生置换的频率进行统计分析表明,靠近染色体末端的重复基因对更易发生置换。