载脂蛋白多基因家族分子进化的研究

与脂质运输有关的载脂蛋白基因构成一个复杂的多基因家族。为探讨这种演化时间长的基因家族的进化规律,本文首先建立了一种在非均衡进化速率条件下计算系统发生树中任意分支长度的简易方法,并可在此基础上算出无根分支系统树中分歧年代的期望值。进一步对本文科１０个种属共２６种载脂蛋白的系统演作作了实际分析,结果提示：①ＡｐｏＡ－Ｉ＇ＡｐｏＡ－ＩＶ,ＡｐｏＥ及ＡｐｏＡ－ＩＩ的共同祖先可能在奥陶纪水生脊椎动物中就已存     

杨树MIR169基因家族分子进化分析

MicroRNA(miRNA)是真核生物中普遍存在的一类参与基因表达调控的小分子RNA。ptc-MIR169基因家族有33个成员, 是杨树中规模最大的miRNA基因家族。研究MIR169基因家族的进化对揭示杨树miRNA基因的进化机制具有重要的意义。文章对毛果杨MIR169基因家族的分子系统发育、基因倍增模式、表达分化和靶基因进行了分析。结果表明, 染色体大片段重复和串联重复在毛果杨MIR169基因家族扩张中均具有重要作用; MIR169基因家族在表达方式上已经出现了较大的分化; MIR169基因家族可能在杨树中已经形成了复杂的调控网络, 对杨树的生长发育和适应性等具有重要的调控作用。文章为杨树及杨柳科相关植物中miRNA基因家族的分子进化研究提供了参考。     

miR-34基因家族的分子进化

根据miRNA基因在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的动物物种中搜寻参与哺乳动物早期发育调控的mir-34基因的同源序列,在33个不同的动物物种中获得了miR-34基因的54条同源序列,其中18条为新发现的序列。表明miR-34是高度保守的,广泛存在于后生动物中。目前发现的mir-34基因80%位于基因间隔区,少数位于蛋白编码基因的内含子区和3′UTR上。不同动物中,mir-34基因成熟序列的同源性为68%,前体序列为38.89%。在无脊椎动物中只有一个mir-34,而在几乎所有的脊椎动物中都有mir-34a,mir-34b,mir-34c,形成miR-34基因家族。系统进化分析表明,脊椎动物中miR-34基因家族是通过基因的串联和局部重复形成的,这个过程中伴随着个别碱基的变异。     

木聚糖酶分子进化的研究进展

木聚糖的降解需要多种水解酶的协同作用,其中βD1,4内切木聚糖酶是最关键的水解酶之一。同一家族木聚糖酶氨基酸序列间有较高的同源性和较近的亲缘关系,这标准通常用于酶的家族归类。不同来源的同种木聚糖酶在相同位置上的氨基酸残基起源于共同祖先或者具有相似的生物学功能,而在进化过程中,对酶分子结构、催化起重要作用的氨基酸残基往往高度保守。综述了木聚糖酶分子进化的研究进展及其应用前景 。     

miR-171基因家族进化分析及靶基因预测

运用生物信息学方法在miRBase中搜索植物miR-171基因家族的序列,分析miR-171序列的进化特征并预测其靶基因。结果表明,在38种植物中共搜索到219条miR-171序列,大部分miR-171基因都存在于基因间隔区。进化分析表明,miR-171基因家族的进化与物种进化关联不大。采用3个miRNA靶基因预测软件对大豆和玉米miR-171基因的靶基因进行预测,发现了miR-171可能参与生长因子、转录因子、蛋白酶等的调控,作用范围非常广泛。     

促葡萄糖转运蛋白基因家族的分子进化研究

葡萄糖转运蛋白是一个在结构上相似功能上不同的多基因家族（ＧＬＵＴ１－ＧＬＵＴ５）。由于这一组蛋白和体内的葡萄糖利用有关,因此被认为是糖尿病胰岛素抵抗（抗性）的一个候选基因。本文比较了不同种生物这一基因家族的氨基酸和核苷酸顺序;推测了亲水性和疏水性分布;计算了蛋白质和核苷酸的进化距离,并在此基础上构建了分子进化树。研究表明：这一基因家族具有高度的同源性、极为相似的亲水性和疏水性分布以及结构的对称性。提示这一基因家族起源于一个共同的祖先并可能通过基因的重复而形成。这一进化机制可能有利于氨基酸结构的稳定及抵抗突变的作用。由于邻元法构建的进化树其分支长度存在差异,提示在这一基因家族的进化过程中,各分支上的进化速率并不相同。蛋白质进化距离和核苷酸进化距离所构建进化树的差异提示了在基因组中可能存在隐匿替换。两种方法构建的进化树都提示了ＧＬＵＴ１、３、４在结构和功能上要更为保守。     

植物查尔酮合成酶超基因家族的分子进化

查尔酮合成酶(CHS)超基因家族又称为植物类型III聚酮合酶超基因家族, 其编码酶通过催化和合成一系列结构多样及生理活性各异的次生代谢物, 在植物生长发育和适应环境的过程中扮演着重要角色。为全面了解CHS超基因家族在植物中的进化规律, 重建其进化历史, 该研究利用14种具有全基因组数据的代表植物, 通过生物信息学手段, 深入挖掘和分析了不同植物类群基因组中查尔酮合成酶超基因家族的成员构成, 推测了其可能的扩增机制和功能分歧, 并探讨了该超基因家族在植物中的总体进化趋势。结果共识别144条具有表达信息的同源序列, 它们全部来自9种陆生植物的基因组, 藻类植物基因组中没有发现相关序列。系统发育和进化分析表明, CHS超基因家族的起源古老, 它们可能为适应复杂的生态环境而出现在早期的陆生植物中, 之后在长期的进化过程中不断发生谱系的特异扩张和拷贝丢失, 最后通过功能分歧的形式在不同植物类群中被分别固定。此外, 进化检验也显示, 尽管CHS超基因家族内部发生了多样的遗传改变, 但整个超基因家族仍处于强烈的纯化选择之下, 并且个体基因中也无任何单氨基酸位点受到正向选择的影响。     

大白菜乙烯受体基因家族分子特征、微同线性与进化分析

采用HMMER与BLAST相结合的方法,在大白菜基因组中挖掘了10个大白菜ERT基因,被命名为BraERT1-10.基因结构分析显示,乙烯受体基因的外显子数目变异大,其范围为1-15.微同线性结果表明,白菜与拟南芥间以及白菜基因组内共有5对基因区段具有较高同线性,每对基因区段间至少共享了8个保守序列模块.蛋白保守结构域和亚细胞定位分析表明,BraERT1、BraERT2和BraERT8都具有N端疏水区域、GAF区、HisKA区、反应调节区,分别被定位于质膜、叶绿体和线粒体;BraERT3、BraERT4和BraERT7虽然有N端疏水区域、GAF区和HisKA区,但没有完整的反应调节区,分别被定位于质膜、质膜和胞质外;其余4个蛋白不具有典型区域,主要定位于核和叶绿体内.进化树结果显示,大白菜ERT基因具有3种类型,分别归属于不同3个类群.本研究为大白菜ERT基因功能研究提供线索,为进一步解析大白菜乙烯信号途径奠定基础.     

miR-34基因家族的分子进化

根据miRNA基因在进化中高度保守的特点，利用生物信息学方法在目前已测序的动物物种中搜寻参与哺乳动物早期发育调控的mir-34基因的同源序列，在33个不同的动物物种中获得了miR-34基因的54条同源序列，其中18条为新发现的序列。表明miR-34是高度保守的，广泛存在于后生动物中。目前发现的mir-34基因80％位于基因间隔区，少数位于蛋白编码基因的内含子区和3′UTR上。不同动物中，mir-34基因成熟序列的同源性为68%，前体序列为38.89%。在无脊椎动物中只有一个mir-34，而在几乎所有的脊椎动物中都有mir-34a，mir-34b，mir-34c, 形成miR-34基因家族。系统进化分析表明,脊椎动物中miR-34基因家族是通过基因的串联和局部重复形成的，这个过程中伴随着个别碱基的变异。     

植物Ⅲ型聚酮合酶基因家族的分子进化分析

Ⅲ型聚酮合酶(type Ⅲ polyketide synthase,PKSⅢ)广泛存在于细菌、真菌和植物中,目前数据库中已积累了大量的序列资料。为了进一步了解植物Ⅲ型聚酮合酶基因家族的分子进化,以及其作为系统进化研究材料的可能性,选取了75条来自不同植物物种包括苔藓类植物、蕨类植物、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物的PKSⅢ蛋白序列,用CLUSTAL X软件对其氨基酸序列进行了比对,并用邻位相接法构建了系统进化树。结果表明,尽管不同来源的PKSⅢ序列表现了很大的差异,但保守结构域CHS-like所包含的主要功能位点半胱氨酸(Cys184)、苯丙氨酸残基(Phe236和Phe286)、组氨酸残基(His335)、天冬酰氨残基(Asn369)在各植物物种中具有很好的保守性;同时发现,在植物PKSⅢ序列中多数的Cys位点均具有较好的保守性,而且蕨类植物PKSⅢ和单子叶植物PKSⅢ在Cys保守位点有很好的相似性;进一步构建分子进化树表明,PKSⅢ基因基本上首先根据功能而聚类,明显地划分为CHSs和non-CHSs两类,其次按照不同的植物物种聚类。     

红树植物分子生态与进化研究进展

红树林是热带与亚热带海洋森林和地球湿地生态系统的重要组成部分 ,是多种海洋动物及鸟类栖息繁衍的重要场所 ,在调节全球生态平衡及维持生物多样性方面起着十分重要的作用。有关红树林的生态生物学研究 ,特别是红树林及其生物多样性变化的监测研究 ,红树林的保护与管理已成为热带亚热带海洋及湿地生态学研究的重要内容。海南岛有长达 1 5 2 8ｋｍ的海岸线 ,红树林群落的分布十分广泛。孢粉学证据说明 ,海南岛滨海地区在第三纪时即有红树林出现[1 ] 。现海南岛红树林植物种类有 1 8科 2 6属 34种 ,占中国红树植物种数的 97.1 % [2 ] 。由于…     

山茶属CHS基因家族的组成和分子进化初探

用PCR方法从4种山茶属(Camellia)(山茶科)(Tlaeaceae)植物的总DNA中分别扩增到CHS基因外显子2的部分序列,经克隆、测序得到16个该基因的序列,这些序列与来自GenBank的该属另一种植物的3个序列及作为外类群的大豆(Glycine max (L)Merr)的2个序列一起进行分析。研究表明,山茶属CHS基因家族在进化过程中已分化为A、B、c三个亚家族,包括A1、A2、A3、B1、B2、C等6类不同的基因成员;其中只有A2类成员为全部被研究的5种植物所共有,而其他5类成员只在部分被研究的植物中发现;所有这些CHS成员具有很高的同源性：在核苷酸水平上同一亚家族内基本上高于90％,不同亚家族间也在78％以上。从推测的氨基酸组成看,山茶属内CHS基因的功能已发生了分化,各类成员的碱基替代率有较大差异;从分子系统发育树和可能的氨基酸组成分析,山茶属具有新功能的基因成员是在经过基因重复后,或是由少数几个位点的突变而成,或是由逐渐积累的突变而形成的。进一步分析认为,该属CHS基因的分化直到近期还在活跃地进行,并且不同种的进化式样有一定的差别,这种不同的进化式样可能是物种形成后受不同环境因素影响而形成的。     

miR-124基因家族的分子进化与靶基因预测

MicroRNA (miRNA)是一类内源基因编码的长度约22个核苷酸的非编码单链RNA分子.依据其在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的物种中搜寻在哺乳动物中枢神经系统特异表达的miR-124基因的同源序列.在80个不同的动物物种中找到了150条miR-124基因的同源序列,其中27条为新发现的序列.目前发现的miR-124基因中,除线虫cel-mir-124和小鼠mmu-mir-124-2位于内含子之外,其他均位于基因间隔区.不同物种中,miR-124基因成熟序列的相似性为89.54％,前体序列为41.98％.miR-124基因在大多数无脊椎动物中为单拷贝,而在脊椎动物中大多为多拷贝,表明从无脊推动物到脊椎动物进化过程中miR-124基因发生了重复.靶基因预测结果显示,在人、小鼠和大鼠等哺乳动物中mir-124大多靶位点也是保守的.     

植物热激蛋白70基因家族及其生物学功能研究进展

植物热激蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)是热激蛋白家族中保守、普遍表达的家族,有两个主要功能区:N端核酸结合区和C端底物结合区。通常Hsp70具有分子伴侣功能,参与新生蛋白的折叠、转运、重折叠变性蛋白、协助降解变性蛋白;Hsp70不仅受高温胁迫诱导,且受其它多种胁迫诱导;同时,Hsp70参与植物正常发育过程。Hsp70基因分布广泛,序列高度保守,在植物基因组中以基因家族形式存在,最近广泛用于遗传多样性和系统发育研究。文章对植物中Hsp70的基因家族、结构、表达调控机制和生物学功能进行了综述。     

脊椎动物视蛋白基因分子进化的研究进展

视觉是动物获取外界信息的重要途径,在动物的捕食、配偶选择及讯息传递等方面均有重要作用,对动物的进化具有深远而广泛的影响[1].经过科学家的不懈努力,生态因素被认为是引导视觉系统进化的一个主要因素[1,2].     

山茶属CHS基因家族的组成和分子进化初探

用PCR方法从4种山茶属(Camellia)(山茶科)(Theaceae)植物的总DNA中分别扩增到CHS基因外显子2的部分序列,经克隆、测序得到16个该基因的序列,这些序列与来自GenBank的该属另一种植物的3个序列及作为外类群的大豆(Glycine max (L.) Merr.)的2个序列一起进行分析.研究表明,山茶属CHS基因家族在进化过程中已分化为A、B、C三个亚家族,包括A1、A2、A3、B1、B2、C 等6类不同的基因成员;其中只有A2类成员为全部被研究的5种植物所共有,而其他5类成员只在部分被研究的植物中发现;所有这些CHS成员具有很高的同源性:在核苷酸水平上同一亚家族内基本上高于90%,不同亚家族间也在78%以上.从推测的氨基酸组成看,山茶属内CHS基因的功能已发生了分化,各类成员的碱基替代率有较大差异; 从分子系统发育树和可能的氨基酸组成分析,山茶属具有新功能的基因成员是在经过基因重复后,或是由少数几个位点的突变而成,或是由逐渐积累的突变而形成的.进一步分析认为,该属CHS基因的分化直到近期还在活跃地进行,并且不同种的进化式样有一定的差别,这种不同的进化式样可能是物种形成后受不同环境因素影响而形成的.     

Unc5基因家族多样性进化的研究

Uncoordinated-5(Unc5)基因家族属于经典的轴突导向基因家族。为了探讨Unc5的进化和分化规律,首先通过序列比对和蛋白质结构预测鉴定了Unc5基因家族成员的起源和分布,再利用PAML和DIVERGE软件分析了各基因亚型的进化选择压力和功能歧化。结果表明,Unc5基因家族在脊椎动物中受到了不同程度的选择压力,其中Unc5C基因型受到了纯化选择作用,而Unc5A、Unc5B和Unc5D基因型受到了正选择作用,并且在这3个基因型中分别检测到了8个、1个和6个正选择位点。此外,DIVERGE软件检测出38个I型功能歧化位点和97个Ⅱ型功能歧化位点。这些正选择位点和功能分歧位点为进一步研究Unc5蛋白的结构和功能提供了参考和依据。     

杨树MIR171基因家族进化与功能分化研究

microRNA(miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,广泛参与植物生长发育和胁迫响应的调控。毛果杨MIR171基因家族是一个古老的miRNA基因家族,具有14个成员。本研究对毛果杨MIR171基因家族的基因倍增模式、表达方式、启动子结构及靶基因进行了分析。结果表明:毛果杨MIR171基因家族主要通过48~54百万年前的染色体大片段重复进行扩张,其表达方式和功能已经出现分化。MIR171基因家族可能主要通过调控GRAS转录因子和信号转导蛋白参与杨树生长发育、光信号转导和光形态建成的调控。     

植物进化发育生物学的形成与研究进展

植物进化发育生物学是最近十几年来才兴起的一门学科,它是进化发育生物学的主要分支之一。进化发育生物学的产生经历了进化生物学与胚胎学、遗传学和发育生物学的三次大的综合,其历史可追溯到19世纪初冯.贝尔所创立的比较胚胎学。相关研究曾沉寂了近一个世纪,直到20世纪80年代早期,动物中homeobox基因被发现,90年代初花发育的ABC模型被提出,加之对发育相关基因研究的不断深入,才使基因型与表型联系了起来,进而促进了进化发育生物学的飞速发展。目前进化发育生物学已成为21世纪生命科学领域的研究热点之一。本文详细阐述了进化发育生物学产生和发展的历程,综述了最近十几年来植物进化发育生物学的主要研究进展。文中重点介绍了与植物发育密切相关的MADS-box基因在植物各大类群中的研究现状,讨论了植物进化发育生物学领域的研究成果对花被演化、花对称性以及叶的进化等重要问题的启示。