大豆MYB基因的进化机制及功能研究

来源 :中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 3次 | 上传用户:Vilmar
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MYB基因家族是植物中最大的一类转录调控因子,在代谢、发育和抗逆性等方面起着重要的作用。本论文利用MYB基因家族结构域保守蛋白质序列,筛选了十字花科(拟南芥)与豆科(大豆,菜豆,蒺藜苜蓿及百脉根)MYB基因家族成员,分别在拟南芥、大豆、菜豆、蒺藜苜蓿和百脉根中鉴定到192、463、263、155和183个MYB基因。通过对这些基因在染色体上的分布比较分析发现,MYB基因在不同物种间及其同一物种不同染色体及同一条染色体上均呈不均匀分布,MYB基因家族成员的直系同源基因在不同物种间存在广泛的差异但在物种内部差异较小;通过MYB保守结构域的比较,发现一种新的MYB基因的特征结构域(W-W-X)以及一类新的R2R3-MYB结构,提示MYB基因进化存在新的机制。物种间系统发育比较证实,在38个进化枝中存在5个物种的MYB基因,而在58个进化枝上存在豆科4个物种的MYB基因,每个物种均占据特有的进化枝(其中大豆9个);在物种特有进化枝上分布着物种特有MYB基因(其中大豆有13个基因)。对于38个共同存在5个物种MYB基因的进化枝选择分析证实,其中6组存在正向选择,而其他的均为纯化选择。通过比较拟南芥和大豆R2R3-MYB基因表达谱发现,拟南芥MYB基因在大豆中直系同源基因的表达谱呈现三种不同的表达模式变化。通过对31野生大豆及栽培型大豆MYB基因的选择分析发现,7个基因与两者的分化明显相关,其Fst值高于0.9。对7个与分化相关和13个大豆特有MYB基因在野生大豆与栽培大豆之间的多态性分析发现,其中12个MYB基因在野生大豆中的变异要高于栽培大豆中的变异,提示在人工驯化过程中,这些MYB基因受到较强的人工选择。对菏豆12的重测序分析,筛选得到了49,276个INDELs分子标记。通过随机筛选248个INDELs标记进行鉴定,共有169(68%)个分子标记存在多态性。对4个伽玛射线诱变突变体(MSE287-5、MSE308-2、MSE343-23、MSE402-3),与对照组菏豆12进行重测序分析,获得了突变体对应缺失区间,为进一步表型基因型关联提供了依据。AP2/ERF基因家族比较分析,分析了大豆中AP2/ERF基因家族进化的机制。通过大豆早期发育转录组分析,发现了10组基因表达模式,这为进一步研究AP2/ERF基因在大豆早期发育中的作用提供了依据。通过对油菜WOX2,8,9基因进化比较分析,证实了WOX2,8,9基因进化的不同机制。利用胚体、胚柄部位的基因标的半定量分析,证实油菜中Bn WOX2与Bn WOX9在胚体中表达,Bn WOX8则在胚柄中表达,提示了进化过程中WOX基因直系同源基因表达模式相近,旁系同源基因表达模式存在差异。
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