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作为单细胞真核生物，四膜虫对于外源性化学物质的响应灵敏和迅速；其基因组中含有众多与细胞感知和应对环境变化的生理过程密切相关的基因家族，因此是研究真核生物基因家族的起源、进化及功能演化的良好模式生物之一。在本研究中，我们以四膜虫中金属硫蛋白和细胞色素P450这两类与环境胁迫密切相关、高度保守的基因为研究对象，通过克隆鉴定、表达特征与进化分析的方法开展了在基因的结构、功能及进化关系方面的研究：
一、通过RACE的方法得到梨形四膜虫的一个金属硫蛋白新基因型TpMT-2,发现其具有特殊的基因内重复结构。利用实时定量PCR法考察了TpMT-1与TpMT-2对多重处理条件下的转录响应模式，其中镉的转录诱导效应作用最为显著；并首次发现锌可诱导四膜虫金属硫蛋白基因的表达。推测TpMT-1与TpMT-2基因可能具有不同的细胞内功能。同时进一步探讨了四膜虫属金属硫蛋白7a亚家族基因序列的结构特征和可能的基因进化方式；
二、在进行生物信息学分析的基础上，采用RT—PCR亚克隆cDNA序列进行确认，鉴定得到44个具有完整开放阅读框的P450基因型。基因内含子位点与时相与系统树各分枝的拓扑结构具有非常好的一致性，提示P450各亚家族内近期存在着基因复制事件。利用半定量RT—PCR与Microarray的方法分析了P450基因家族在三个重要的细胞生理阶段内的各个时期的表达丰度与波动情况。P450高表达基因型与密码子偏好之间不存在简单的直接对应关系。此外，对CYP5005与CYP5010家族的序列的位点特异性选择分析表明了不同的进化选择压力的存在，并进一步探讨了进化分析对推测P450基因相关功能的作用与局限性。