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虹鳟ep300/crebbp基因家族不同拷贝的功能分化

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大连海洋大学学报 2022年第3期37卷 376-385页

作者：王宪宗刘青李澍山西农业大学动物科学学院山西太谷030801 吕梁市农业农村局山西吕梁033099

为研究虹鳟Oncorhynchus mykiss ep300/crebbp基因家族的拷贝数变异、功能分化及与低氧应答的关联,通过TBLASTN和BLASTP搜索及重构进化树,确定该家族的拷贝数及与其直系同源的斑马鱼Danio rerio基因,基于对原始转录组测序数据的统计获... 详细信息

为研究虹鳟Oncorhynchus mykiss ep300/crebbp基因家族的拷贝数变异、功能分化及与低氧应答的关联,通过TBLASTN和BLASTP搜索及重构进化树,确定该家族的拷贝数及与其直系同源的斑马鱼Danio rerio基因,基于对原始转录组测序数据的统计获得这些拷贝的组织表达谱及共表达基因,并对共表达基因进行GO富集分析,最后通过CDD搜索、多重序列比对及三维结构建模比较这些拷贝所编码蛋白质的变异程度。结果表明:虹鳟的ep300/crebbp家族有8个成员(ep300aa~ep300bb,crebbpaa~crebbpbb),其均由全基因组重复事件所形成,对应于斑马鱼的4个成员,可分为4对ohnologs;不同的ohnolog对之间在组织表达谱、编码蛋白质的一级结构和三级结构存在较大差异,而同一对ohnologs内部的2个拷贝在这些方面差异较小;这8个成员拥有数量不等的独有共表达基因,这些共表达基因所富集的与结合、修饰、应对压力/刺激和耐低氧相关的GO条目的数量均存在较大差异;ep300ba和ep300bb属于一对ohnologs,但它们编码的蛋白质保守结构域中存在35处变异,数量远大于其他ohnolog对,且只有ep300bb的共表达基因能富集到与应对压力/刺激和耐低氧相关的GO条目。研究表明,相较于其他ep300/crebbp家族成员,虹鳟ep300bb的进化速度较快,且与耐低氧性能相关性更大,可作为虹鳟遗传改良的重要候选基因。

关键词：虹鳟 ep300/crebbp 全基因组重复低氧共表达基因组织表达

探究多倍化事件对葫芦科、茄科和蔷薇科植物主要转录因子的影响

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探究多倍化事件对葫芦科、茄科和蔷薇科植物主要转录因子的影响

作者：张雨华北理工大学

学位级别：硕士

转录因子通过DNA结合域结合靶基因的顺式调控元件来调控基因表达,在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应等方面发挥重要作用。转录因子家族的大小在不同物种间差异很大。葫芦科、茄科和蔷薇科蕴含着丰富的果蔬资源和药用植物,具有重... 详细信息

转录因子通过DNA结合域结合靶基因的顺式调控元件来调控基因表达,在植物生长发育以及生物和非生物胁迫响应等方面发挥重要作用。转录因子家族的大小在不同物种间差异很大。葫芦科、茄科和蔷薇科蕴含着丰富的果蔬资源和药用植物,具有重大的经济价值。目前已有许多葫芦科、茄科和蔷薇科植物完成测序工作,并且葫芦科、茄科和蔷薇科植物中还存在谱系特异的近期多倍化事件。课题对14种葫芦科植物、18种茄科植物、39种蔷薇科植物和其它科属的10种模式物种在基因组水平上的转录因子家族进行了系统的比较和分析,得到了以下结论:(1)经历近期多倍化事件的葫芦科、茄科和蔷薇科植物的转录因子数量和扩张基因数量显著高于同科其它未经历过近期多倍化事件的植物。(2)全基因组重复(WGD)是几乎所有葫芦科植物、苹果亚科植物和欧洲李转录因子的优势重复类型。全基因组重复和串联重复(TD)是大多数茄属和烟草属植物转录因子家族扩张的主要方式。(3)经历过近期多倍化事件的西葫芦、灰籽南瓜、渐狭叶烟草、智利番茄和西洋梨的收缩基因数量显著多于扩张基因数量,在进化过程中它们可能丢失了大量基因,是进化的适应性代价。(4)调控植物生长发育和提高抗逆性相关的葫芦科、茄科和蔷薇科植物的转录因子家族显著扩张,例如:ERF、NAC、HD-ZIP、NF-YB和C2H2。总的来说,多倍化事件对葫芦科、茄科和蔷薇科植物转录因子家族的扩张有深远的影响。图14幅;表8个;参96篇。

关键词：转录因子全基因组重复全基因组三倍化葫芦科茄科蔷薇科

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基因重复的研究进展

遗传 2006年第7期28卷 886-892页

作者：彭贵子陈玲玲田大成南京大学生命科学院医药生物技术国家重点实验室南京210093

基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、... 详细信息

基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、保留机制、选择作用、分化途径以及重复基因进化速率等方面的相关研究,揭示了基因重复对生物进化的重要性,以引起大家对该领域的关注。

关键词：基因重复重复基因不等交换逆转录转座全基因组重复

4种模式植物LRRⅧ-2亚家族基因的鉴定和进化历史分析

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植物学报 2020年第4期55卷 442-456页

作者：闫晨阳陈赢男南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室南京210037 南京林业大学林学院南方现代林业协同创新中心南京210037

全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制,也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶,是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtLRR-RLK... 详细信息

全基因组重复与串联重复是发生基因重复的重要机制,也是基因组和遗传系统多样化的重要动力。LRR-RLK编码富含亮氨酸重复的类受体蛋白激酶,是被子植物进化史上发生大规模扩张而形成的多基因家族。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtLRR-RLK包含15个亚家族,AtLRRⅧ-2是其中发生串联重复比例最高的亚家族。通过分析拟南芥、杨树(Populustrichocarpa)、葡萄(Vitis vinifera)和番木瓜(Carica papaya)4种模式植物中LRRⅧ-2亚家族基因的扩张及差异保留情况,结果显示,LRRⅧ-2在杨树中的扩张程度最高,在拟南芥和葡萄中的扩张程度居中,但在番木瓜中发生丢失。拟南芥、杨树和葡萄LRRⅧ-2亚家族具有旁系同源基因对,但在番木瓜中未发现旁系同源基因。除杨树中的1对旁系同源基因外,4种模式植物中LRRⅧ-2亚家族的旁系和直系同源基因都受到较强的纯化选择作用。对LRRⅧ-2亚家族进化历史的深入分析有助于理解基因重复在植物进化中的作用和意义,可为预测同源基因功能及解析其它基因家族进化历史提供参考。

关键词：类受体蛋白激酶富含亮氨酸重复全基因组重复串联重复

虹鳟hif-1a基因家族的拷贝数变异及分歧进化

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河南农业科学 2021年第11期50卷 153-161页

作者：王宪宗宋晶杨春娟山西农业大学动物科学学院山西太谷030801 山西省水产技术推广站山西太原030002

为深入阐明虹鳟不耐低氧的分子机制,采用BLAST搜索、重构最大似然树来确定其hif-1a家族的拷贝数,并对这些拷贝的组织表达谱、共表达基因及其所富集的GO条目、编码蛋白质的保守结构域分布及部分结构域的三维结构进行比较。结果显示,虹鳟... 详细信息

为深入阐明虹鳟不耐低氧的分子机制,采用BLAST搜索、重构最大似然树来确定其hif-1a家族的拷贝数,并对这些拷贝的组织表达谱、共表达基因及其所富集的GO条目、编码蛋白质的保守结构域分布及部分结构域的三维结构进行比较。结果显示,虹鳟的hif-1a有2个拷贝,与它们直系同源的斑马鱼基因均是hif-1aa。2个hif-1a拷贝的组织表达谱存在显著的分化,它们的共表达基因数量及所富集的与血管生成、细胞增殖、物质运输和代谢相关的GO条目数量也存在较大差异;它们所编码的蛋白质均拥有5个保守结构域,C-TAD结构域三维结构均存在结构创新,但bHLH结构域的三维结构存在较大差异。综上,虹鳟在较近的全基因组重复事件之前丢失了hif-1ab,现有的2个hif-1aa拷贝在朝亚功能化方向快速进化,某些地理种群中可能已经存在有利于提高耐低氧性能的基因型。

关键词：虹鳟 hif-1a基因家族低氧全基因组重复共表达基因亚功能化

拟南芥旁系同源基因及茶树SCPL1A基因家族进化的生物信息学研究

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拟南芥旁系同源基因及茶树SCPL1A基因家族进化的生物信息学研究

作者：周勇洁信阳师范学院

学位级别：硕士

由于全基因组重复产生的同源基因序列和染色质环境相同,所以从理论上讲它们应具有相同的表达水平。然而在经过整个进化过程中的选择压力后,它们已经出现了明显的功能差异和表达差异。因此从物种层面来说,明确模式植物拟南芥的旁系同源... 详细信息

由于全基因组重复产生的同源基因序列和染色质环境相同,所以从理论上讲它们应具有相同的表达水平。然而在经过整个进化过程中的选择压力后,它们已经出现了明显的功能差异和表达差异。因此从物种层面来说,明确模式植物拟南芥的旁系同源基因在不同选择压力下的表达模式、功能差异、以及表达水平和序列差异之间的关系是尤为重要的。另外,从基因家族层面来讲,1A型酰基转移酶(SCPL1A)基因家族在茶树的儿茶素合成中起重要作用且也进行了多次全基因组重复,并且这些重复通常在不同的胁迫条件下被差异表达,但是尚不清楚茶树中SCPL1A基因家族的系统发育关系及在不同胁迫下的调控机制。因此,明确SCPL1A基因家族的系统发育关系及其与转录因子互作网络的构建是研究茶多酚合成的关键步骤。本研究以全基因组重复为背景,从物种和基因家族两个层面对拟南芥和茶树的基因进化、表达模式、序列差异和共表达网络等方面进行了详细研究,获得结果如下:1.本研究首先对拟南芥的旁系同源基因进行了鉴定,然后分析了这些基因在四种不同胁迫下的差异表达模式并将其分为三种类型。其次,研究了它们在不同胁迫下随着压力增强旁系同源基因增强和减弱的表达模式,得出旁系同源基因的表达水平与应对的胁迫类型以及其严重程度有关。然后构建了差异表达的旁系同源基因和转录因子相应的共表达网络,得出增强模式的差异表达的旁系同源基因比减弱表达模式的差异表达的旁系同源基因与转录因子之间存在更多的相互作用。第三,确定了表达水平和序列差异之间的相关性,并计算出表达水平和序列差异之间呈正相关。最后,研究发现经历纯化选择压力的旁系同源基因倾向于在功能上出现冗余,而经历强烈的正选择压力的旁系同源基因则更多的倾向于序列产生差异。2.在茶树SCPL1A基因家族研究中,分析了六个物种中SCPL1A基因家族的系统发育关系,并研究了茶树SCPL1A基因家族成员的结构、保守基序和顺式作用元件。然后分析了两种胁迫下SCPL1A基因家族的表达模式,得出在不同胁迫下这些基因的功能不同。进而构建了SCPL1A基因与转录因子在不同胁迫下的共表达网络,预测出SCPL1A基因家族在机械损伤胁迫下受转录因子的调控更强。最后,选择在不同胁迫下差异表达的SCPL1A基因进行qRT-PCR分析来验证数据的可靠性。这些研究内容一方面可以揭示不同胁迫下旁系同源基因的差异表达模式,同时对理解表达水平与序列差异之间的关系提出了新的见解。另一方面也为进一步研究茶树中SCPL1A基因如何参与产生儿茶素,进而如何改善茶树的品质以及产量提供了参考。

关键词：全基因组重复旁系同源基因 SCPL1A基因家族转录因子共表达网络