论文部分内容阅读
蛋白磷酸酶2C（PP2C）主要通过催化蛋白质分子发生去磷酸化反应来调控植物的生长发育、响应外界胁迫等过程。玉米（Zea mays）和大豆（Glycine max）是重要的经济作物和粮食作物,目前有关玉米和大豆中PP2C家族的分子进化、扩增和功能等方面的研究仍未见详细报道。本研究主要对玉米和大豆中PP2C家族的分子进化、扩增、功能等方面进行全面分析,旨在系统性阐明玉米和大豆中PP2C家族的分子进化历程。本研究首先在单子叶植物玉米中鉴定出97个Zm PP2C成员,并将其分为10个亚家族。通过与其他单子叶植物中PP2C家族进行比较分析,发现Zm PP2C亚家族在Zm PP2C成员的基因数量、扩增、进化速率、保守结构域、染色体分布、表达水平、调控元件和调控网络等方面具有具有一定的亚家族偏向性和物种特异性。此外,片段复制事件是Zm PP2C家族扩增的主要原因,大多数的复制事件发生在玉米和高粱（Sorghum bicolor）物种分化之后发生的额外的全基因组复制事件。PP2C亚家族在玉米Zm PP2C成员中显示出不对称的进化速率,其中D、F2和H亚家族是最接近其亚家族祖先的成员。本研究在双子叶植物大豆中共鉴定出134个Gm PP2C成员,通过系统发育分析可以将Gm PP2C成员进一步分为10个亚家族。Gm PP2C成员在不同的亚家族中具有不同的基因比例、保守基序、扩增速率、基因保留率、进化速率、响应调控元件和表达模式等。同时,在Gm PP2C家族中有大量的复制事件,这些复制事件都是片段复制事件,其中豆科植物共有的复制事件和大豆特有的四倍体复制事件主要导致了大豆中Gm PP2C成员的扩增。复制基因的亚功能化是其主要的进化趋势。Gm PP2C家族中尤其是F亚家族中有大量的成员丢失。另外,与其他家族基因相比,Gm PP2C复制基因的进化速率明显较慢,而转录因子WRKY家族直接或间接影响Gm PP2C家族的进化。此外,来自H亚家族的Gm PP2C成员与祖先的PP2C成员最为相似。本研究主要对单子叶植物玉米和双子叶植物大豆中PP2C家族的分子进化、扩增以及功能进行了详细系统的分析。该研究将加深对植物中PP2C成员全方位的理解,并且为今后进一步详细研究其功能提供了重要的基础,同时也为玉米和大豆的分子育种提供了一些具有潜在育种价值的候选基因。