七种主要植物激素信号通路的起源与进化

摘要

4.5亿年前植物由水生的生活方式变为陆生的生活方式是地球生命进化过程中最重要的事件之一，并对全球生态系统产生深远影响。陆生环境与水生环境显著不同，例如温度、紫外线辐射、病原物、湿度等，所以第一批陆生植物必须改变它们的发育进程和相应形态以适应全新的环境。植物激素可以调节植物几乎所有发育、生理和代谢的过程，以使植物适应陆地各种各样的大量环境刺激。然而，到目前为止，植物激素信号通路的起源和进化模式仍不清楚。在此，我们利用比较基因组学、系统发生学和蛋白结构域分析来探究植物基因组是否编码参与植物生长素、脱落酸、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、茉莉酮酸和油菜素内酯信号通路的蛋白。主要结果如下:
　　 1、细胞分裂素信号通路起源于绿藻植物出现之前，植物生长素、脱落酸、赤霉素、乙烯、茉莉酮酸信号通路起源于陆生植物出现之前，而油菜素内酯信号通路起源于被子植物出现之前。
　　 2、植物生长素和茉莉酮酸信号通路有共同的原始通路，在陆生植物出现之前分化出来;细胞分裂素和乙烯分别由原核生物的二元信号系统进化而来。
　　 3、存在于参与信号传导的蛋白质中的所有结构域，只有很小一部分是陆生植物所特有，其他大部分均是细菌起源或水生植物起源，说明，植物主要利用现有的蛋白结构域进化出不同的植物激素信号通路。而且，陆生植物所特有的结构域主要存在于激素的感受器或通路抑制因子中。
　　 4、由于植物激素合成的途径都较为复杂，我们只选取了各个合成通路中的限速酶进行研究，它们绝大部分所含的结构域是细菌起源。

目录

声明

缩略词说明

摘要

1 引言

1．1 植物激素的生理作用

1．1．1 细胞分裂素

1．1．2 乙烯

1．1．3 油菜素内酯

1．1．4 植物生长素

1．1．5 茉莉酮酸

1．1．6 赤霉素

1．1．7 脱落酸

1．2 植物激素的信号转导及体内平衡调节

1．2．1 细胞分裂素

1．2．2 乙烯

1．2．3 油菜素内酯

1．2．4 植物生长素

1．2．5 茉莉酮酸

1．2．6 赤霉素

1．2．7 脱落酸

1．3 植物激素合成途径

1．3．1 细胞分裂素

1．3．2 乙烯

1．3．3 油菜素内酯

1．3．4 植物生长素

1．3．5 茉莉酮酸

1．3．6 赤霉素

1．3．7 脱落酸

1．4 分子进化与系统发育

1．4．1 系统发育树的种类

1．4．2 系统发育推断方法

1．4．3 与进化分析有关的软件

1．5 BLAST分析

1．6 本研究的目的意义

2 材料与方法

2．1 物种选择

2．1．1 获得全基因组的植物

2．1．2 只有EST序列的植物

2．2 本研究所用到的数据库及软件

2．2．1 数据库

2．2．2 软件

2．3 方法步骤

2．3．1 确定所涉及的蛋白

2．3．2 BLAST分析

2．3．3 蛋白结构域分析

2．3．4 全长蛋白序列系统发育分析

2．3．5 蛋白结构域系统发育分析

3 结果与分析

3．1 BLAST结果分析

3．2 蛋白质结构域分析

3．3 系统发育分析

3．3．1 脱落酸信号通路

3．3．2 植物生长素和茉莉酮酸信号通路

3．3．3 细胞分裂素与乙烯

4 讨论

4．1 七种植物激素的起源

4．2 七种植物激素的起源模式

4．3 七种植物激素信号通路的进化关系

4．4 进一步研究设想

5 结论

5．1 七种植物激素起源时期及起源方式

5．2 两对植物激素的进化关系

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文表情况