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。     

昆虫性信息素生物合成系统脱饱和酶与进化基因组学

多基因家族在进化过程中曾经历了不同程度的基因复制和缺失,并由此导致一些基因在漫长的进化年代中得以存在和表达,而另一些只是在特定时期内短暂出现,之后或者逐渐消失或者沉默进而失去其生物学功能,同时新的基因在复制过程中不断产生。这一现象被称作“产生与死亡演化”(birth-and-death evolution),对于产生新的遗传系统和复杂表型特征具有重要作用。昆虫性信息素生物合成系统脱饱和酶多基因家族的进化过程就是这方面一个典型的例证。     

ABA分解代谢及其代谢关键酶——8'-羟化酶

脱落酸(ABA)在植物的生长发育和环境胁迫响应等过程中具有重要作用。ABA合成与分解代谢的动态平衡共同调控植物内源ABA水平。ABA8′位甲基羟基化途径是高等植物内源ABA代谢的主要途径;8′-羟化酶是该代谢途径的关键酶,属于P450酶系。生物化学和基因组学研究表明,拟南芥CYP707A家族基因编码8′-羟化酶,该基因家族广泛存在于高等植物中,调控植物内源ABA代谢,介导ABA相关的生理生化过程。本文综述了ABA分解代谢的基本途径,详细概述了ABA8′位甲基羟基化途径及该代谢途径的关键酶8′-羟化酶。同时介绍了8′-羟化酶编码基因-CYP707A家族基因的生物学特征和功能。     

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。     

ADAM33基因研究进展

ADAM33基因定位于20号染色体短臂20p13,属于ADAM基因超家族。ADAM基因超家族编码的蛋白质具有金属蛋白酶活性,这种活性与多种疾病的发生相关。在不同人群中的病例-对照及家系研究提示ADAM33基因可作为哮喘的候选基因,其抑制剂有望用于哮喘病的治疗。     

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.     

PPR蛋白在水稻生长发育中的功能研究进展

水稻是我国最主要的粮食作物之一。水稻的安全生产越来越依赖分子生物学功能基础研究。PPR(Pentatricopeptide repeat)蛋白是水稻中较大的蛋白家族之一,研究证明PPR蛋白由核基因编码并参与细胞器前体RNA加工,如RNA起始翻译、RNA稳定、RNA剪接、RNA编辑,调控水稻叶绿体和线粒体等的发育,进而影响水稻的花粉、胚、胚乳、叶片及其他组织的生长发育。该类蛋白表达受抑制将严重影响水稻正常生长发育。对近年报道的水稻PPR蛋白结构、分类、定位、RNA作用靶位点、作用方式及其对水稻生长发育的影响进行综述。对已报道水稻PPR蛋白功能作出总结并对今后PPR蛋白对水稻种质资源的创新应用等可能的研究方向进行了展望。     

玉米CIPK基因家族的鉴定及ZmCIPK3的抗旱性功能研究

钙调磷酸酶B类互作蛋白激酶（CIPK,CBL interacting protein kinases）是植物钙离子信号通路中响应非生物逆境胁迫的重要蛋白激酶之一。本研究以拟南芥和水稻中CIPK家族基因序列信息为基础,利用玉米参考基因组B73和生物信息学分析方法,全基因组范围内鉴定玉米CIPK基因家族成员,分析CIPK家族基因的进化关系、基因结构、基因表达模式和对干旱胁迫的响应。本研究共鉴定出44个玉米CIPK家族基因,并将其分为5个亚家族,每个亚家族有不同的外显子-内含子和UTR的结构特征;基于基因差异表达分析,筛选出5个与抗旱性相关的候选基因ZmCIPK3、ZmCIPK7、ZmCIPK44、ZmCIPK25和ZmCIPK28;进一步的遗传数据表明,干旱胁迫下ZmCIPK3拟南芥转基因株系的存活率明显高于野生型,提高了拟南芥的抗旱性;同时,干旱胁迫下ZmCIPK3拟南芥转基因株系中抗旱性相关生化指标过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性显著高于野生型,而丙二醛和脯氨酸的含量显著低于野生型。本研究在玉米全基因组水平上鉴定了CIPK基因家族成员,分析了其在不同抗旱性材料、不同水分处理下的基因表达模...