竹亚科4种竹子NBS类抗病基因类似物的克隆与分子进化分析

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我国是竹子资源最丰富的国家,竹子分布广泛。而竹子中常见的煤污病、叶斑病等病害严重影响了它的观赏特性和成活率,造成一定的经济损失。根据NBS类抗病基因保守基序设计两组引物,从紫竹(Phyllostachys nigra)、野龙竹(Dendrocalamussemiscandens)、凤尾竹(Bambusa multiplex cv. Fernleef)、泰竹(Thyrsostachys siamensis)中扩增抗病基因类似物。用核苷酸序列构建基于NJ法的系统进化树。根据序列间遗传距离的差异,将其进行分组,分组的域值为遗传距离大于0.400。将组内序列条数大于3条的组进行正选择位点检测,检测使用PAML软件位点模型中M0、M1a、M2a、M3、M7、M8这6种模式,以探讨4种竹子内RGA受到的选择压力。同时使用GENECONV进行基因转换的检测。对4种竹子具有可读框的RGA核苷酸序列及假基因序列进行分子钟假说的检验,初步探讨分子钟假说在可读序列与假基因之中是否存在。从竹亚科4种竹子中共克隆出72条具有可读框的NBS类RGA片段。其中,紫竹33条、野龙竹19条、凤尾竹12条、泰竹8条。氨基酸序列比对结果表明,这些RGA片段编码的氨基酸序列均含有NBS的保守基序:P-loop,RNBS-A,Kinase-2a,Kinase-3a,疏水结构域HD和RNBS-D,且全部属于non-TIR-NBS类抗病基因同源序列。紫竹中33条RGA被分为10个组;野龙竹中19条序列被分成9个组;凤尾竹中12条RGA序列被分为8个组;泰竹中所得8条序列被分成5个组。在不同的组中,RGA的数量有显著的差异。选择压力检测结果表明,紫竹和野龙竹中NBS类RGA序列经受了正选择压力。凤尾竹中未检测出具有统计显著性的正选择位点。综合BEB以及LRT两种检测方式可得,紫竹中共有10条序列检测到具有统计显著性的正选择作用,正选择位点共有12个。野龙竹中共有4条序列检测到具有统计显著性的正选择作用,正选择位点共有7个。正选择位点定位结果显示,正选择位点很少出现在NBS的保守基序中。强烈清除位点检测结果显示,在紫竹组4组5中检测到共84个强烈清除位点,其中16个位点位于NBS保守基序中。其他竹种的所有组次中均未检测到强烈清除位点。基因转换检测结果表明,紫竹和野龙竹RGA均存在基因转换事件,分别是紫竹中组8、组10和野龙竹中组4、组6。正选择与基因转换之间没有发现明显的相关性。紫竹和野龙竹中经受正选择压力,以及发生基因转换事件的组内的序列,可能是具有功能性的抗病基因。分子钟假说在竹亚科4种竹子中具有可读框的RGA核苷酸序列间都被拒绝,而在受到较小选择压力的RGA假基因序列间被都接受。
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