SPL家族基因复制及功能分化分析

编号 zgly0001716905

文献类型 期刊论文

文献题名 SPL家族基因复制及功能分化分析

作者 陈文文  吴怀通  陈赢男 

作者单位 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林业大学林学院南方现代林业协同创新中心 

母体文献 南京林业大学学报(自然科学版 

年卷期 2020年05期

年份 2020 

分类号 Q943.2 

关键词 SPL基因家族  miR156  全基因组复制  串联复制  功能分化 

文摘内容 【目的】基因复制及随后的功能分化是基因组和物种演化的重要驱动力。植物特有的转录因子家族SPL（SQUAMOSA-promoter binding protein like）广泛参与调控植物生长发育及响应逆境胁迫,为研究重复基因的起源方式和进化命运提供了良好的研究系统。本研究对葡萄（Vitis vinifera）、番木瓜（Carica papaya）、毛果杨（Populus trichocarpa）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）4种模式植物的SPL基因家族开展基因复制及功能分化分析,为进一步研究SPL基因功能、预测种属特异性的功能基因提供系统进化角度的参考。【方法】利用SBP特征结构域,鉴定葡萄、番木瓜、毛果杨和拟南芥4种模式植物中SPL基因家族成员,并利用最大似然法构建系统进化树。基于物种内、物种间基因组共线性,分析SPL基因家族发生基因复制的方式及差异保留情况,并计算保留的SPL直系和旁系同源基因的同义、非同义替换率,分析功能分化情况。【结果】在4种模式植物中共鉴定出SPL基因73个,其中42个是miR156的靶基因。系统进化分析显示:73个SPL基因聚类为9个主要分支,miR156靶向SPL基因成簇聚集在6个主要分支;Clade I中SPL基因编码的2个锌指结构基序为C4和C2HC,而其余8个分支中SPL基因的锌指结构基序由C3H和C2HC组成。大规模基因组复制事件（片段复制或全基因组复制）是SPL基因家族发生基因重复的主要方式。根据基因组复制事件推算,15个古基因位点理论上应复制出的360个位点中,83.6%的重复位点发生丢失或演化成非SPL基因。本研究鉴定出旁系同源基因17对,直系同源基因27对,且所有旁系和直系同源基因的Ka/Ks（非同义替换率和同义替换率之比）值均小于1。【结论】在不同物种中保留下来的SPL直系同源基因受到较强的纯化选择,在功能上具有保守性;同一物种中保留下来的SPL旁系同源基因在进化过程中维持部分功能冗余,但在组织表达偏好性和蛋白功能上已呈现出不同形式的分化。