几种杨树全基因组复制事件与进化分析

摘要

杨树作为木本植物研究的模式物种,其全基因组复制以及物种进化的研究具有重要意义。本研究以毛果杨、美洲黑杨、小叶杨、银白杨和胡杨为研究对象,对其全基因组直系同源基因序列进行系统进化分析与同义替换率(Ks)分析。系统进化分析结果显示,毛果杨和美洲黑杨处于较近的分枝中,这意味着它们可能有更近的演化关系。直系同源基因的Ks分析结果显示,五种杨树分化时间的先后顺序为:胡杨、银白杨、小叶杨、美洲黑杨和毛果杨。旁系同源基因的Ks分析结果显示,五种杨树最近的一次全基因组复制事件发生在距今4800万年前。进一步对全基因组复制保留下来的基因进行GO富集分析,结果显示钙调素结合、胞吐作用和肽基丝氨酸磷酸化这三个功能在五种杨树均显著富集。同时,KEGG富集分析结果显示,植物激素信号转导、内质网中的蛋白质加工、RNA转运、代谢通路、氧化磷酸化和植物病原菌互作等途径显著富集。由此可见,这些保留下来的基因可能通过信号转导来调控蛋白的合成、转运和代谢,从而参与逆境胁迫调控网络,最终对促进植物生长发育和增加植物抗逆性起到非常关键的作用。本研究结果不仅为进一步研究杨树全基因组复制与物种进化提供重要的参考依据,还有助于其抗逆性相关基因的研究,从而加速杨树分子育种的进程。