当前位置:主页 > 科技论文 > 基因论文 >

单双子叶植物中纤维素合成酶基因家族的分子进化研究

发布时间:2020-03-26 22:43
【摘要】:草本能源植物是最具发展前途的生物质资源之一,而富含纤维素的草本能源植物对实现大面积种植和产业化方面具有很大的便利性。因此研究纤维素合成酶基因家族对草本植物而言具有重要意义。在本研究的被子植物中有超过三分之二的物种是草本植物。所以研究纤维素合成酶基因在单、双子叶植物中的进化模式也能反映出其在草本植物中的进化特征。使用来自57个完全测序的被子植物基因组的纤维素合成酶基因家族构建系统发育树,研究纤维素合成酶基因在单、双子叶植物中的不同进化模式。我们发现维素合成酶基因在被子植物中可以明显分成三大类,分别命名为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。第Ⅰ类包括CesA;第Ⅱ类包括 CslD、CslF;第 Ⅲ 类包括 CslH、CslE、CslJ 和 CslG。motif的组成分布鉴定分析发现Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类分别都有两个特异motif。此结果支持分成三大类的结论。以无油樟、睡莲基部被子植物作为外类群,CesA可进一步分为8个亚家族,分别命名为CesAl至CesA8;CslD可进一步分为5个亚家族,分别命名为CslD1至CslD5。也就是纤维素合成酶家族在被子植物中可以分成18类。我们发现在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类中,导致纤维素合成酶基因扩增的原因是不同的,其中第Ⅰ类纤维素合成酶基因在被子植物中扩增都是因为在某个科内发生全基因组复制事件;第Ⅱ类中CslF纤维素合成酶基因扩增是由于禾本科在早期和近期都有发生大量的串联复制事件,而CslD1的基因扩增主要是因为发生了单子叶和双子叶的整体全基因组复制事件;在第Ⅲ类中,纤维素合成酶基因只有在CslE这一类有发生单子叶和双子叶的整体全基因组复制事件。其他几类都主要是因为在单个物种内发生串联复制事件以及某个科内发生串联复制事件所而引起的基因扩增。同时我们还发现草本植物和木本植物虽然在基因数目上没有显著的差异,但是在不同分类中草本植物发生基因扩增的情况比木本植物更多。通过Easy codeml软件分析纤维素合成酶基因超家族的选择压力。首先采用分支模型,我们发现木本植物的纤维素合成酶基因的进化速率比草本植物大。草本植物较低的dN:dS值说明纤维素合成酶在进化中处于比较稳定的状态,而木本植物中纤维素合成酶进化速率很快,可能发生了新功能化。然而,整体上中各个分枝的dN:dS值都较低。因而我们进一步采用分支位点模型研究纤维素合成酶基因超家族的不同分支的进化特征。我们发现无论是在CesA、CslD还是CslH/E/J/G中,单子叶中禾本科与和双子叶中的四个科的显著位点也是主要发生在草本植物所集中的三个科中,其中以禾本科最多。根据这些显著位点的分布情况,我们推测在进化过程中这些位于催化结构域的许多氨基酸都发生了较大的改变,且草本植物的发生改变的选择位点比木本植物多。综上所述,纤维素合成酶基因数目在草本植物和木本植物中没有显著差异,主要是草本植物的显著选择压力位点要比木本植物多,说明草本与木本的纤维素合成酶差异主要是在位点上的差异而不是基因数目上的变化。
【图文】:

单子叶,被子植物,双子叶植物,系统发育树


0.1逡逑S邋?邋Nymphaea邋alba邋?邋Amborella邋trichopoda邋逦Monocotyledon邋逦Dicotyledon逡逑图3-丨被子植物中纤维素合成酶基因家族的系统发育树逡逑注:图邋3-丨是使用邋fasttree邋构建的来自邋Amborella邋trichopoda,邋Ananas邋comosus,邋Oryzasativa,逡逑NymphaeaL,邋Arabidopsisthaliana,populustrichocarpa邋五个代表物种的邋153邋个基因的系统发逡逑育树。根据三大类来逐一展开展示,并根据亚家族标记分支:CesAl,CesA2,邋CesA3,邋CesA4,逡逑CesA5,邋CesA6,邋CesA7,邋CslDl,邋CslD2,邋CslD3,邋CslD4,邋CslF,邋CsIH,邋CslE,邋CslG0邋其中逡逑单子叶、双子叶植物按照不同颜色线条标注出来

双子叶,物种,平均数,单子叶


一起构建进化树。因此为得到更加准确的结果,我们选择了基部被子植物无油樟逡逑和睡莲;单子叶植物水稻、菠萝;双子叶植物葡萄、拟南芥六种植物作为代表性逡逑物种重建纤维素合成酶基因的系统发育树(见图3-1)。并且以无油樟(蓝色圆逡逑点标注)、睡莲(黄色圆点标注)基部植物作为分类标准,对此系统发育树进行逡逑分类。从系统发育树上我们可以发现,纤维素合成酶基因可以分为18个进化枝,逡逑分另IJ包括CesA、CslD、CsIF、CsIH、CslE、CslG、CslJ七个家族。依旧以基部逡逑被子植物为分类标准,我们发现CesA进化枝可以进一步分为8个亚进化枝,命逡逑名为CesAl至CesA8;邋CslD进化枝可以进一步分为5个亚进化枝,命名为CslDl逡逑至CslD5。同时,对于本研宄中的CslH这一类,,前人将其分为Cs旧和CslH两逡逑类,从进化树的构成上看:它们包括单子叶、双子叶,并以基部被子植物为起点,逡逑所以我们认为将其分为一类更为合适,另外从motif的组成分布情况也发现它们逡逑的保守序列组成特征几乎一样
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q943.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 彭英云;张涛;江波;沐万孟;缪铭;;Bacillus methylotrophicus γ-聚谷氨酸合成酶基因的克隆表达[J];食品与生物技术学报;2016年12期

2 李苗;李国旗;;g铣擅富蚣捌浞肿咏芯拷筟J];中国农学通报;2015年18期

3 丘远征,张广,季星来,陈国强;假单胞菌中聚羟基脂肪酸酯合成酶基因的克隆与分析[J];无锡轻工大学学报;2002年06期

4 虞悝;;β-内酰胺抗生素生物技术研究进展(上)[J];国外医药(抗生素分册);1989年05期

5 虞悝;;β-内酰胺抗生素生物技术研究进展(中)[J];国外医药(抗生素分册);1989年06期

6 刘栋;白永延;;脯氨酸合成酶基因和植物的抗盐性[J];生物科学信息;1989年01期

7 陈新;刘庆忠;张建鹏;吕慧贞;张元湖;李玲玲;李萌;;梨α-法尼烯合成酶基因的克隆及其序列分析[J];生物技术通报;2007年05期

8 周晓馥,王景余,王兴智;植物纤维素合成酶基因的研究进展[J];遗传;2002年03期

9 何业华,官春云,林良斌,熊兴华;ACC合成酶基因技术在培育延熟保鲜果品上的应用[J];经济林研究;2000年04期

10 杨永超;张海斐;杨小振;王中元;魏春华;张显;;甜瓜海藻糖-6-磷酸合成酶基因鉴定及表达[J];西北植物学报;2017年06期

相关会议论文 前10条

1 樊荣辉;黄敏玲;钟淮钦;罗远华;;小苍兰芳樟醇合成酶基因的表达分析[A];第四届全国花卉资源、育种、栽培及应用技术交流会论文汇编[C];2016年

2 尤琳烽;郭丽琼;卢俊南;林俊芳;黄秀琴;;灰盖鬼伞组合表达紫杉醇生物合成酶基因的研究[A];中国菌物学会第五届会员代表大会暨2011年学术年会论文摘要集[C];2011年

3 王根轩;;基因表达格局与植物数量性状的控制[A];全国植物分子生物学与生物技术学术研讨会论文集[C];2000年

4 高玉娇;张元湖;刘静;张立华;于军伟;;α-法尼烯合成酶基因RNAi和反义表达载体的构建及遗传转化丰产梨研究[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年

5 王宁宁;常怡雍;杨祥发;;欧氏酸诱导蝴蝶兰衰老过程中ACC合成酶基因表达的研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年

6 吕慧贞;张士刚;刘静;张元湖;;α-Farnesene合成酶基因转入烟草中的研究[A];2007中国植物生理学会全国学术会议论文摘要汇编[C];2007年

7 吴双秀;沈蓉蓉;章秀;王全喜;;发壮念珠藻麦芽寡糖基海藻糖合成酶基因的克隆的特性[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年

8 张上隆;;猕猴桃ACC合成酶基因家族四个成员的克隆[A];张上隆果树学文选[C];2006年

9 汪滢;高强;陈明杰;汪虹;鲍大鹏;;罗伯茨绿僵菌中嘧啶前体合成酶基因MrThi12的功能研究[A];中国菌物学会第六届会员代表大会(2014年学术年会)暨贵州省食用菌产业发展高峰论坛会议摘要[C];2014年

10 李圣彦;陈忠良;王贵平;高洪江;汪海;郎志宏;;玉米萜类合成酶基因tps6的功能及表达调控研究[A];绿色生态可持续发展与植物保护——中国植物保护学会第十二次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2017年

相关博士学位论文 前10条

1 陈德宇;前列腺素D合成酶在男性生殖中的基础及应用研究[D];南京师范大学;2005年

2 郑阳霞;枸杞类胡萝卜素合成酶基因(PSY、LycB)的克隆及其转化洋桔梗的研究[D];四川农业大学;2006年

3 李莉;酵母GSH合成酶系基因克隆及其gshⅠ基因耐旱功能研究[D];北京林业大学;2007年

4 梁成伟;蓝藻与绿藻类胡萝卜素合成酶基因的比较基因组学及代谢调控研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年

5 易弋;盐生杜氏藻EPSP合成酶基因的克隆、功能鉴定及其结构的光谱学性质分析[D];四川大学;2007年

6 喻修道;EβF合成酶基因的克隆及功能分析[D];中国农业科学院;2010年

7 刘林丽;中国野生华东葡萄抗白粉病芪合成酶基因体外表达分析[D];西北农林科技大学;2012年

8 曾艳华;AHL合成酶基因的多样性分布及其表达活性对缺氧环境的响应[D];浙江大学;2018年

9 高翔;小麦族植物果聚糖合成酶基因克隆及功能验证[D];中国农业科学院;2010年

10 徐伟荣;中国华东葡萄抗白粉病芪合成酶基因及启动子克隆与功能分析[D];西北农林科技大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 江琴;单双子叶植物中纤维素合成酶基因家族的分子进化研究[D];福建农林大学;2018年

2 杨伟;苔藓植物萜类合成酶的功能鉴定[D];陕西师范大学;2017年

3 王雪;CRISPR-Cas系统对老汉瓜ACC合成酶基因定点敲除及功能验证[D];新疆大学;2017年

4 吕佳斌;油桐长链脂酰辅酶A合成酶基因的克隆与功能表达研究[D];中南林业科技大学;2017年

5 宋智慧;顶头孢霉中噻唑合成酶的鉴定及硫胺素对CPC产量的影响[D];上海医药工业研究院;2017年

6 陈新;鸭梨α-法尼烯合成酶基因的克隆及其植物表达载体构建[D];山东农业大学;2007年

7 王光达;小麦果聚糖合成酶基因启动子的克隆与功能分析[D];山西农业大学;2013年

8 石江涛;大青杨纤维素合成酶基因的克隆及分析[D];东北林业大学;2009年

9 王璐;α-法尼烯合成酶基因转化丰产梨的研究[D];山东农业大学;2011年

10 陈鹏飞;白桦纤维素合成酶基因克隆与表达特征分析[D];东北林业大学;2008年



本文编号:2602062

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2602062.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户a15fc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com