1.植物bHLH基因的生物信息学分析　　 bHLH(basic helix-loop-helix)蛋白是真核生物细胞中一类重要的转录调节因子。在酵母中，该类蛋白调节一些重要的代谢途径，包括磷的吸收以及磷脂的生物合成(Berben et al.1990；Hoshizaki et al.1990)。在动物中，这类转录因子在调节细胞分裂、分化过程中发挥重要作用(Alani et al.1999)。在植物中，只有拟南芥和粳稻的bHLH基因家族得到了系统的生物信息学分析，但是在另一个基因组已经测序的水稻亚种籼稻中，这个家族还没有得到系统的分析。　　 本研究基于现有的籼稻基因组和基因表达信息预测出了该亚种所编码的bHLH基因。在籼稻中鉴定出了196个bHLH基因。因为有12个籼稻bHLH基因在籼粳亚种分离后发生了复制，所以籼稻中bHLH基因的数目大于粳稻(188个)。籼稻和粳稻两个亚种间有184对同源bHLH基因。通过对同源基因在染色体上位置的比较，发现177对同源基因在染色体上具有共线性，说明籼粳亚种分化之后两者染色体结构变化不大。通过对籼粳稻同源bHLH基因编码区的比较分析后发现，bHLH基因在纯化选择压力下非常保守；而同源基因由于在启动子区域发生了高频率的染色体重组以及碱基的插入和删除，有93对同源基因启动子区域的转录因子的结合位点在种类或者数目上有差别。　　 本研究还更新了拟南芥和粳稻中bHLH基因家族的注释并利用更新后的数据对这两个物种的bHLH基因家族进行了比较分析，在拟南芥和粳稻中分别找到了3个和23个新的bHLH基因。通过对拟南芥和粳稻bHLH蛋白DNA结合活性的分析，我们发现在粳稻中不具有DNA结合活性的基因比例更高；通过对Ka/Ks的分析研究了不同bHLH基因受到的选择压力的差别。首先对所有拟南芥和粳稻bHLH基因的bHLH结构域的Ka/Ks值进行了分析，结果表明粳稻bHLH基因的bHLH结构域受到的纯化选择压力要大于拟南芥；具体到bHLH结构域的四个模块，粳稻的bHLH区域的碱性区段和拟南芥的螺旋区2受到的纯化选择压力相对较大；拟南芥中由染色体复制而产生的bHLH基因受到的选择纯化选择压力要大于未发生复制的bHLH基因。不同剪切类型的bHLH基因受到的选择压力也是有差别的，根据bHLH基因在bHLH结构域内剪切方式的不同，拟南芥和粳稻bHLH基因可以分为两类：在bHLH结构域内有剪切位点的bHLH基因和在bHLH结构域内没有剪切位点的bHLH基因。　　 另外，我们在其它植物中鉴定了83个bHLH基因。将所有鉴定的植物bHLH基因的bHLH结构域序列进行多序列比对后进行了系统发育分析，根据系统发育分析的结果，所有的bHLH基因被分成了26个亚类，大多数亚类的bHLH蛋白都具有保守的DNA识别活性而且其bHLH结构域编码序列内的剪切方式也很相似。另外它们还含有除bHLH结构域以外的其他保守性的结构域。　　 2.植物紫色酸性磷酸酶基因家族的生物信息学分析　　 紫色酸性磷酸酶(PAP)是生物体内存在的一种金属磷脂酶蛋白，其生化功能是分解有机磷底物，释放磷酸根基团(Pi)。在哺乳动物及植物中对紫色酸性磷酸酶的研究表明不同的PAP可能具有不同的生物学功能。拟南芥(Arabidopsisthaliana)全基因组测序完成，AGI(Arabidopsis Genome Initiative)对序列的预测及本实验室前期的研究表明拟南芥基因组中存在29个可能的编码紫色酸性磷酸酶的基因。其它植物例如粳稻和籼稻基因组测序计划的完成为我们从全基因组水平上深入研究紫色酸性磷酸酶在植物中的进化过程提供了一个很好的研究契机。本论文研究对粳稻、籼稻和其它植物基因组所编码的紫色酸性磷酸酶基因进行了鉴定，对所有鉴定的植物PAP基因进行了系统发育分析并研究了每一个亚类的起源，获得了如下结果。　　 在籼稻和粳稻中分别鉴定了33和30个PAP基因，籼稻中PAP基因的数目多于粳稻，这主要是因为籼粳稻分离后，有三个籼稻PAP基因发生了复制。粳稻和籼稻有30对同源基因，所有同源基因在编码区的相似性大于75％，甚至有6对同源基因的编码序列完全相同。所有的同源基因在染色体上具有共线性；这两个亚种PAP基因处于纯化选择压力下(Ka/Ks=0.285)；根据对同源基因的比较，我们估计水稻PAP基因在每个非同义突变位点平均每年的非同义突变率是1.14×10-8。在其它植物中找到了53个注释为PAP的基因，将所有鉴定的植物PAP基因进行了系统发育分析，根据Li等人(2002)的标准，将这些植物PAP基因分成了三类，低分子量PAP、高分子量PAP以及分子量处于二者之间的一种类型。三类PAP基因的起源都很早，在细菌中都有同源基因。高分子量PAP基因和低分子量PAP基因在所有物种都有发现，而分子量处于中间类型PAP基因则主要存在于植物中。对基因组注释比较详细的拟南芥和粳稻PAP基因家族的分析表明：拟南芥和粳稻中分别有11和16个由于染色体复制而产生的PAP基因；粳稻中有7个PAP基因可能在转录过程中产生剪切变异体，而拟南芥中这样的基因只有2个。