發(fā)布時(shí)間：2020-03-26 22:43

【摘要】：草本能源植物是最具發(fā)展前途的生物質(zhì)資源之一,而富含纖維素的草本能源植物對(duì)實(shí)現(xiàn)大面積種植和產(chǎn)業(yè)化方面具有很大的便利性。因此研究纖維素合成酶基因家族對(duì)草本植物而言具有重要意義。在本研究的被子植物中有超過(guò)三分之二的物種是草本植物。所以研究纖維素合成酶基因在單、雙子葉植物中的進(jìn)化模式也能反映出其在草本植物中的進(jìn)化特征。使用來(lái)自57個(gè)完全測(cè)序的被子植物基因組的纖維素合成酶基因家族構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),研究纖維素合成酶基因在單、雙子葉植物中的不同進(jìn)化模式。我們發(fā)現(xiàn)維素合成酶基因在被子植物中可以明顯分成三大類,分別命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。第Ⅰ類包括CesA;第Ⅱ類包括 CslD、CslF;第 Ⅲ 類包括 CslH、CslE、CslJ 和 CslG。motif的組成分布鑒定分析發(fā)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類分別都有兩個(gè)特異motif。此結(jié)果支持分成三大類的結(jié)論。以無(wú)油樟、睡蓮基部被子植物作為外類群,CesA可進(jìn)一步分為8個(gè)亞家族,分別命名為CesAl至CesA8;CslD可進(jìn)一步分為5個(gè)亞家族,分別命名為CslD1至CslD5。也就是纖維素合成酶家族在被子植物中可以分成18類。我們發(fā)現(xiàn)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類中,導(dǎo)致纖維素合成酶基因擴(kuò)增的原因是不同的,其中第Ⅰ類纖維素合成酶基因在被子植物中擴(kuò)增都是因?yàn)樵谀硞�(gè)科內(nèi)發(fā)生全基因組復(fù)制事件;第Ⅱ類中CslF纖維素合成酶基因擴(kuò)增是由于禾本科在早期和近期都有發(fā)生大量的串聯(lián)復(fù)制事件,而CslD1的基因擴(kuò)增主要是因?yàn)榘l(fā)生了單子葉和雙子葉的整體全基因組復(fù)制事件;在第Ⅲ類中,纖維素合成酶基因只有在CslE這一類有發(fā)生單子葉和雙子葉的整體全基因組復(fù)制事件。其他幾類都主要是因?yàn)樵趩蝹�(gè)物種內(nèi)發(fā)生串聯(lián)復(fù)制事件以及某個(gè)科內(nèi)發(fā)生串聯(lián)復(fù)制事件所而引起的基因擴(kuò)增。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)草本植物和木本植物雖然在基因數(shù)目上沒(méi)有顯著的差異,但是在不同分類中草本植物發(fā)生基因擴(kuò)增的情況比木本植物更多。通過(guò)Easy codeml軟件分析纖維素合成酶基因超家族的選擇壓力。首先采用分支模型,我們發(fā)現(xiàn)木本植物的纖維素合成酶基因的進(jìn)化速率比草本植物大。草本植物較低的dN:dS值說(shuō)明纖維素合成酶在進(jìn)化中處于比較穩(wěn)定的狀態(tài),而木本植物中纖維素合成酶進(jìn)化速率很快,可能發(fā)生了新功能化。然而,整體上中各個(gè)分枝的dN:dS值都較低。因而我們進(jìn)一步采用分支位點(diǎn)模型研究纖維素合成酶基因超家族的不同分支的進(jìn)化特征。我們發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在CesA、CslD還是CslH/E/J/G中,單子葉中禾本科與和雙子葉中的四個(gè)科的顯著位點(diǎn)也是主要發(fā)生在草本植物所集中的三個(gè)科中,其中以禾本科最多。根據(jù)這些顯著位點(diǎn)的分布情況,我們推測(cè)在進(jìn)化過(guò)程中這些位于催化結(jié)構(gòu)域的許多氨基酸都發(fā)生了較大的改變,且草本植物的發(fā)生改變的選擇位點(diǎn)比木本植物多。綜上所述,纖維素合成酶基因數(shù)目在草本植物和木本植物中沒(méi)有顯著差異,主要是草本植物的顯著選擇壓力位點(diǎn)要比木本植物多,說(shuō)明草本與木本的纖維素合成酶差異主要是在位點(diǎn)上的差異而不是基因數(shù)目上的變化。
【圖文】：

０．１逡逑Ｓ邋？邋Ｎｙｍｐｈａｅａ邋ａｌｂａ邋？邋Ａｍｂｏｒｅｌｌａ邋ｔｒｉｃｈｏｐｏｄａ邋邐Ｍｏｎｏｃｏｔｙｌｅｄｏｎ邋邐Ｄｉｃｏｔｙｌｅｄｏｎ逡逑圖３－丨被子植物中纖維素合成酶基因家族的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)逡逑注：圖邋３－丨是使用邋ｆａｓｔｔｒｅｅ邋構(gòu)建的來(lái)自邋Ａｍｂｏｒｅｌｌａ邋ｔｒｉｃｈｏｐｏｄａ，邋Ａｎａｎａｓ邋ｃｏｍｏｓｕｓ，邋Ｏｒｙｚａｓａｔｉｖａ，逡逑ＮｙｍｐｈａｅａＬ，邋Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ，ｐｏｐｕｌｕｓｔｒｉｃｈｏｃａｒｐａ邋五個(gè)代表物種的邋１５３邋個(gè)基因的系統(tǒng)發(fā)逡逑育樹(shù)。根據(jù)三大類來(lái)逐一展開(kāi)展示，并根據(jù)亞家族標(biāo)記分支：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邋其中逡逑單子葉、雙子葉植物按照不同顏色線條標(biāo)注出來(lái)

一起構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)。因此為得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，我們選擇了基部被子植物無(wú)油樟逡逑和睡蓮；單子葉植物水稻、菠蘿；雙子葉植物葡萄、擬南芥六種植物作為代表性逡逑物種重建纖維素合成酶基因的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)（見(jiàn)圖３－１）。并且以無(wú)油樟（藍(lán)色圓逡逑點(diǎn)標(biāo)注）、睡蓮（黃色圓點(diǎn)標(biāo)注）基部植物作為分類標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)此系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)進(jìn)行逡逑分類。從系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)上我們可以發(fā)現(xiàn)，纖維素合成酶基因可以分為１８?jìng)�(gè)進(jìn)化枝，逡逑分另ＩＪ包括ＣｅｓＡ、ＣｓｌＤ、ＣｓＩＦ、ＣｓＩＨ、ＣｓｌＥ、ＣｓｌＧ、ＣｓｌＪ七個(gè)家族。依舊以基部逡逑被子植物為分類標(biāo)準(zhǔn)，我們發(fā)現(xiàn)ＣｅｓＡ進(jìn)化枝可以進(jìn)一步分為８?jìng)�(gè)亞進(jìn)化枝，命逡逑名為ＣｅｓＡｌ至ＣｅｓＡ８；邋ＣｓｌＤ進(jìn)化枝可以進(jìn)一步分為５個(gè)亞進(jìn)化枝，命名為ＣｓｌＤｌ逡逑至ＣｓｌＤ５。同時(shí)，對(duì)于本研宄中的ＣｓｌＨ這一類，，前人將其分為Ｃｓ舊和ＣｓｌＨ兩逡逑類，從進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)成上看：它們包括單子葉、雙子葉，并以基部被子植物為起點(diǎn)，逡逑所以我們認(rèn)為將其分為一類更為合適，另外從ｍｏｔｉｆ的組成分布情況也發(fā)現(xiàn)它們逡逑的保守序列組成特征幾乎一樣
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q943.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭英云;張濤;江波;沐萬(wàn)孟;繆銘;;Bacillus methylotrophicus γ-聚谷氨酸合成酶基因的克隆表達(dá)[J];食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào);2016年12期

2 李苗;李國(guó)旗;;g銑擅富蚣捌浞腫詠芯拷筟J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2015年18期

3 丘遠(yuǎn)征,張廣,季星來(lái),陳國(guó)強(qiáng);假單胞菌中聚羥基脂肪酸酯合成酶基因的克隆與分析[J];無(wú)錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

4 虞悝;;β-內(nèi)酰胺抗生素生物技術(shù)研究進(jìn)展(上)[J];國(guó)外醫(yī)藥(抗生素分冊(cè));1989年05期

5 虞悝;;β-內(nèi)酰胺抗生素生物技術(shù)研究進(jìn)展(中)[J];國(guó)外醫(yī)藥(抗生素分冊(cè));1989年06期

6 劉棟;白永延;;脯氨酸合成酶基因和植物的抗鹽性[J];生物科學(xué)信息;1989年01期

7 陳新;劉慶忠;張建鵬;呂慧貞;張?jiān)?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];生物技術(shù)通報(bào);2007年05期

8 周曉馥,王景余,王興智;植物纖維素合成酶基因的研究進(jìn)展[J];遺傳;2002年03期

9 何業(yè)華,官春云,林良斌,熊興華;ACC合成酶基因技術(shù)在培育延熟保鮮果品上的應(yīng)用[J];經(jīng)濟(jì)林研究;2000年04期

10 楊永超;張海斐;楊小振;王中元;魏春華;張顯;;甜瓜海藻糖-6-磷酸合成酶基因鑒定及表達(dá)[J];西北植物學(xué)報(bào);2017年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 樊榮輝;黃敏玲;鐘淮欽;羅遠(yuǎn)華;;小蒼蘭芳樟醇合成酶基因的表達(dá)分析[A];第四屆全國(guó)花卉資源、育種、栽培及應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文匯編[C];2016年

2 尤琳烽;郭麗瓊;盧俊南;林俊芳;黃秀琴;;灰蓋鬼傘組合表達(dá)紫杉醇生物合成酶基因的研究[A];中國(guó)菌物學(xué)會(huì)第五屆會(huì)員代表大會(huì)暨2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 王根軒;;基因表達(dá)格局與植物數(shù)量性狀的控制[A];全國(guó)植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

4 高玉嬌;張?jiān)?劉靜;張立華;于軍偉;;α-法尼烯合成酶基因RNAi和反義表達(dá)載體的構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化豐產(chǎn)梨研究[A];中國(guó)植物生理學(xué)會(huì)第十次會(huì)員代表大會(huì)暨全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要匯編[C];2009年

5 王寧寧;常怡雍;楊祥發(fā);;歐氏酸誘導(dǎo)蝴蝶蘭衰老過(guò)程中ACC合成酶基因表達(dá)的研究[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊(cè)）[C];1999年

6 呂慧貞;張士剛;劉靜;張?jiān)?;α-Farnesene合成酶基因轉(zhuǎn)入煙草中的研究[A];2007中國(guó)植物生理學(xué)會(huì)全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2007年

7 吳雙秀;沈蓉蓉;章秀;王全喜;;發(fā)壯念珠藻麥芽寡糖基海藻糖合成酶基因的克隆的特性[A];第六屆中國(guó)植物逆境生理學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2010年

8 張上隆;;獼猴桃ACC合成酶基因家族四個(gè)成員的克隆[A];張上隆果樹(shù)學(xué)文選[C];2006年

9 汪瀅;高強(qiáng);陳明杰;汪虹;鮑大鵬;;羅伯茨綠僵菌中嘧啶前體合成酶基因MrThi12的功能研究[A];中國(guó)菌物學(xué)會(huì)第六屆會(huì)員代表大會(huì)（2014年學(xué)術(shù)年會(huì)）暨貴州省食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇會(huì)議摘要[C];2014年

10 李圣彥;陳忠良;王貴平;高洪江;汪海;郎志宏;;玉米萜類合成酶基因tps6的功能及表達(dá)調(diào)控研究[A];綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展與植物保護(hù)——中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì)第十二次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳德宇;前列腺素D合成酶在男性生殖中的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究[D];南京師范大學(xué);2005年

2 鄭陽(yáng)霞;枸杞類胡蘿卜素合成酶基因（PSY、LycB）的克隆及其轉(zhuǎn)化洋桔梗的研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);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];北京林業(yè)大學(xué);2007年

4 梁成偉;藍(lán)藻與綠藻類胡蘿卜素合成酶基因的比較基因組學(xué)及代謝調(diào)控研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2007年

5 易弋;鹽生杜氏藻EPSP合成酶基因的克隆、功能鑒定及其結(jié)構(gòu)的光譜學(xué)性質(zhì)分析[D];四川大學(xué);2007年

6 喻修道;EβF合成酶基因的克隆及功能分析[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2010年

7 劉林麗;中國(guó)野生華東葡萄抗白粉病芪合成酶基因體外表達(dá)分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

8 曾艷華;AHL合成酶基因的多樣性分布及其表達(dá)活性對(duì)缺氧環(huán)境的響應(yīng)[D];浙江大學(xué);2018年

9 高翔;小麥族植物果聚糖合成酶基因克隆及功能驗(yàn)證[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2010年

10 徐偉榮;中國(guó)華東葡萄抗白粉病芪合成酶基因及啟動(dòng)子克隆與功能分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 江琴;單雙子葉植物中纖維素合成酶基因家族的分子進(jìn)化研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2018年

2 楊偉;苔蘚植物萜類合成酶的功能鑒定[D];陜西師范大學(xué);2017年

3 王雪;CRISPR-Cas系統(tǒng)對(duì)老漢瓜ACC合成酶基因定點(diǎn)敲除及功能驗(yàn)證[D];新疆大學(xué);2017年

4 呂佳斌;油桐長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A合成酶基因的克隆與功能表達(dá)研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2017年

5 宋智慧;頂頭孢霉中噻唑合成酶的鑒定及硫胺素對(duì)CPC產(chǎn)量的影響[D];上海醫(yī)藥工業(yè)研究院;2017年

6 陳新;鴨梨α-法尼烯合成酶基因的克隆及其植物表達(dá)載體構(gòu)建[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

7 王光達(dá);小麥果聚糖合成酶基因啟動(dòng)子的克隆與功能分析[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

8 石江濤;大青楊纖維素合成酶基因的克隆及分析[D];東北林業(yè)大學(xué);2009年

9 王璐;α-法尼烯合成酶基因轉(zhuǎn)化豐產(chǎn)梨的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

10 陳鵬飛;白樺纖維素合成酶基因克隆與表達(dá)特征分析[D];東北林業(yè)大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2602062