EIN3/EIL家族的系统进化

摘要

乙烯是一种气态的植物激素，调控着植物的整个生长发育过程，包括种子的萌发、根的形成和分化、促进开花和雌花分化、叶片的衰老和脱落以及果实成熟等等。EIN3/EIL家族成员是乙烯信号转导途径中的关键基因。因此，本研究利用生物信息学手段从37个不同谱系物种的基因组中鉴定出所有的EIN3/EIL基因，对它们进行系统发育分析，从基因外显子-内含子结构、保守基序分析、基因组重复以及不同组织中的表达模式等方面开展研究，探讨EIN3/EIL基因对于雌花分化和花发育等的潜在功能。获得的主要结论如下:　　1、该研究选取了37个基因组被测序的物种，对EIN3/EIL基因家族进行了鉴定，其中包括5个单子叶植物、24种双子叶植物、1种蕨类植物、1种裸子植物、1种苔藓植物和5种藻类植物，总共鉴定出203个EIN3/EIL家族基因。藻类物种中没有鉴定到EIN3/EIL家族基因。禾本科植物中，二穗短柄草、水稻（粳稻）、高粱、谷子、玉米的基因组中分别鉴定6、9、7、8和9个EIN3/EIL基因。　　2、EIN3/EIL家族基因的系统发育树中的进化是分歧的，进化历程中具有多样化。禾本科物种的EIN3/EIL蛋白被分成4个亚家族。内含子-外显子结构分析显示，绝大部分基因没有内含子，只有水稻有一个基因含有内含子。　　3、基因重复包括串联重复和全基因组重复，在禾本科物种（二穗短柄草、水稻、高梁、谷子、玉米）中EIN3/EIL的扩增和进化中起到了关键作用。同时，在毛果杨、木薯等双子叶植物中也发挥了作用。禾本科物种（二穗短柄草、水稻、高粱、谷子、玉米）中，在基因组中有广泛的共线性，且共线性区域含有多个基因，表明这些基因在进化上可能具有共同的祖先和相似的生物学功能。无油樟的EIN3/EIL基因与禾本科植物在基因组上也有共线性。双子叶植物中，杨树与木薯也存在基因组上的共线性。　　4、EIN3/EIL基因能够促进毛果杨、番木瓜、木薯、蓖麻和亚麻的雌花或雌蕊的发育。水稻EIN3/EIL基因在花、叶、根和茎中都有表达，Os24109079、Os24126076和Os24128240基因的表达量显著高于其他基因，Os24126076和Os24128240基因对花发育有着重要的调控作用。高梁中，Sb1953535基因对花的形成及根和幼苗的发育有着重要的调控作用。在无油樟中Am31559491基因能够促进雌花芽的发育。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 引言

1．2 植物基因组学研究进展

1．2．1 植物基因组测序研究进展

1．2．2 植物比较基因组学和系统发育分析

1．2．3 功能基因组学研究进展

1．3 植物成花调控基因研究进展

1．3．1 植物成花基因国内外研究现状和进展

1．3．2 植物花器官发育的分子机理研究进展

1．3．3 EIN3／EIL家族基因概述

1．4 生物信息学研究进展

1．4．1 生物信息学在基因序列研究中的应用

1．4．2 生物信息学在蛋白质序列研究中的应用

1．4．3 TAIR数据库

1．4．4 Phytozome数据库

1．4．5 系统发育分析软件

1．5 本研究的目的和意义

第二章 材料与方法

2．1 数据的收集及本地数据库的构建

2．2 成花调控相关基因的选取及鉴定

2．3 EIN3／EIL转录因子家族蛋白的同源查找

2．4 多序列比对和系统发育分析

2．5 EIN3／EIL转录因子家族基因和蛋白质结构及基序分析

2．6 染色体定位及一级结构和理化性质的分析

2．7 串联重复和共线性分析

2．8 EIN3／EIL转录因子家族基因的表达分析

第三章 结果与分析

3．1 EIN3／EIL转录因子基因家族成员的鉴定

3．2 EIN3／EIL转录因子基因家族分子进化分析

3．3 禾本科EIN3／EIL亚家族基因序列及结构分析

3．3．1 禾本科各个亚家族成员蛋白的一级结构和理化性质分析

3．3．2 禾本科EIN3／EIL亚家族成员蛋白磷酸化位点分析

3．3．3 禾本科EIN3／EIL亚家族内含子-外显子结构分析

3．3．4 禾本科EIN3／EIL亚家族蛋白结构和非EIN3结构域保守基序分析

3．4 双子叶植物EIN3／EIL亚家族基因序列及结构分析

3．4．1 S5、S6亚家族成员蛋白一级结构和理化性质分析

3．4．2 S5、S6亚家族成员蛋白磷酸化位点分析

3．4．3 双子叶植物EIN3／EIL亚家族内含子-外显子结构分析

3．4．4 双子叶植物EIN3／EIL蛋白结构和非EIN3结构域保守基序分析

3．5 EIN3／EIL基因家族共线性分析和基因复制事件

3．5．1 水稻和高粱中EIN3／EIL基因家族染色体定位和基因复制事件

3．5．2 EIN3／EIL家族基因基因组重复事件和共线性分析

3．6 EIN3／EIL家族基因的表达和功能分化

第四章 讨论

第五章 结论

参考文献

附录

致谢

作者简介