药用野生稻叶中淀粉合成酶基因家族的序列分化和特异表达

淀粉不仅是植物自身和后代生长繁殖的重要营养与能量储备,而且是人类膳食中碳水化合物的主要来源。植物中淀粉合成主要发生在两个阶段,一是在形成临时淀粉的光合作用阶段,另一个则是在成为贮藏淀粉的营养积累阶段。相对于最后的淀粉贮藏阶段,临时淀粉的形成阶段在植物整个碳水化合物代谢过程中扮演着更为重要的角色,然而却一直少有关注。为深入研究初始淀粉合成过程中相关酶在植物中的进化模式,选取了药用野生稻(Oryza officinalis)为研究对象,通过对其全叶转录组的重测序,定性、定量地调查了淀粉合成酶基因家族在稻属野生物种光合器官中的基因类型和表达变化。共有8个淀粉合成酶基因的完整编码序列在药用野生稻的叶中首次被识别。系统发育分析表明,这8个基因分别隶属SSI、SSII、SSIII、SSIV、SSV和GBSSII基因家族。序列比较和相对表达定量分析显示,药用野生稻与栽培稻的淀粉合成酶基因家族的进化模式具有高度的一致性,两个物种的同源基因在m RNA水平的序列相似度达到95%–98%。基于非同义置换和同义置换比率的统计检验表明,8个基因在两个物种间均经历了严格的纯化选择。另外,3个在栽培稻胚乳中特异表达的基因在药用野生稻的叶转录组中未筛查出来,而4个在栽培稻叶中优势表达的基因在药用野生稻叶中同样呈现相对较高水平的表达。     

利用叶绿体基因探讨稻属BBCC基因组物种的系统起源

基于9个叶绿体基因片段(atpA、atpB、matK、petA、psaA、psbA、psbB、psbC和rbcL), 深入探讨了稻属(Oryza)3个BBCC基因组异源四倍体和5个与之相关的BB或CC基因组二倍体物种间的谱系关系。进一步的系统发育分析表明: 3个具有相同BBCC基因组的四倍体物种并非同一次物种形成事件的产物, 而是在不同的分布区经历了至少3次分别的物种起源。其中, 四倍体Oryza punctata的母本可能来自同样分布在非洲并具有CC基因组的二倍体物种O. eichingeri; 而四倍体O. malampuzhaensis和O. minuta的母本则可能来自亚洲已经灭绝的具有BB基因组的不同二倍体。研究结果不但为追溯稻属异源四倍体的复杂网状进化提供了重要的分子证据, 而且拓展了我们对有花植物复杂物种形成的深入理解。     

黄麂Mhc-DRB 基因多态性及其维持机制

利用牛DRB3 特异性引物(LA31 和LA32),通过聚合酶链式反应(PCR)、单链构象多态性(SSCP)以及克隆测序技术,从12 只黄麂个体中共获得20 个DRB 第二外显子等位基因,其中6 个个体具有3 ～ 4 个等位基因,提示利用该引物从黄麂中至少可以扩增出2 个DRB 位点。所有序列均无插入、缺失和终止密码子。基于序列比对(与牛DRB3 和鹿科DRB 基因同源性非常高),以及所检测到的氨基酸变异位点主要位于抗原结合区,推测本文所获得的黄麂序列为表达的、且具有重要功能的DRB 位点。抗原结合区氨基酸位点的非同义替换(d_N )显著大于同义替换(d_S )(P < 0.01),说明历史上黄麂DRB 基因经历过正选择作用。CODMEL 程序中的模型M7 和M8 似然比检测(Likelihood ratio test,LRT)结果同样支持上述推论。进一步利用经验贝叶斯法准确地检测出6 个受正选择作用的氨基酸位点(位点11、37、61、67、71、86),其中的5 个位点位于PBR 区。因此,正选择作用可能是维持黄麂DRB 基因多态性的主要机制之一。基于DRB 外显子2 序列利用邻接法(NJ)
构建了部分偶蹄动物系统发生关系,在NJ 树上,黄麂DRB 基因与其它鹿科动物DRB 基因呈镶嵌式分布,提示跨物种进化是维持黄麂DRB 基因多态性的另一重要机制。此外,黄麂两个等位基因(Mure-DRB1 和Mure-DRB11)和马鹿的两个等位基因(Ceel-DRB34 和Ceel-DRB46)与牛科的等位基因构成一个独立的进化枝,说明黄麂和马鹿的某些DRB 基因具有非常古老的谱系。