水稻S5區(qū)重疊群構(gòu)建、基因注釋與系統(tǒng)進(jìn)化研究.pdf

1、中山大學(xué)博士學(xué)位論文水稻S5區(qū)重疊群構(gòu)建、基因注釋與系統(tǒng)進(jìn)化研究姓名：王宏斌申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：生化與分子生物學(xué)指導(dǎo)教師：劉良式20050609可變剪接現(xiàn)象，并因此破壞了原有的ORF，提示該基因與水稻的花粉發(fā)育以及育性有相關(guān)性，進(jìn)一步提示JS5一BC中存在與水稻發(fā)育與育性相關(guān)的重要基因。鑒于JS5BC在水稻中的重要性，對其做了系統(tǒng)進(jìn)化的研究。通過所設(shè)計(jì)的“基因一基因”(geneby—gene)以及“基因一基因組”(gene—by—g

2、enome)策略，確定了JS5一BC在粳稻基因組中有4個同源區(qū)，分別位于第2、4、8、9染色體，命名為HR2(homologousregion2)、HR4、HR8和HR9。將4個同源區(qū)內(nèi)的所有FLcDNA位點(diǎn)進(jìn)行搜索及定位，并通過對JS5BC及其4個同源區(qū)內(nèi)同源基因位點(diǎn)的分析，確定了其中共有的重復(fù)區(qū)段DBJS5(duplicatedblockJS5)、DB2、DB9、DB8和DB4。采用三種分析方法：基于BLAST的同源分析方法、系統(tǒng)基

3、因組學(xué)方法和進(jìn)化速率分析方法對所有的5個重復(fù)區(qū)段進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化分析，獲得了統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。根據(jù)重復(fù)區(qū)段間的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系，推測在它們的系統(tǒng)進(jìn)化過程中，先后發(fā)生了4次重復(fù)事件：DB4一DB9、DB9一DB2、DB9DB8和DB2一DBJS5。根據(jù)進(jìn)化時間評估，DB9一DB8和DB2DBJS5可能屬于一次全基因組范圍的重復(fù)事件，并且發(fā)生在水稻與其他谷物分化之前。在上述研究的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了一個系統(tǒng)進(jìn)化的演化模型，推測了重復(fù)區(qū)段所發(fā)生的重復(fù)事

4、件以及重復(fù)后的進(jìn)化過程。根據(jù)所推導(dǎo)的系統(tǒng)進(jìn)化的演化模型以及對相應(yīng)重復(fù)基因的進(jìn)化速率分析，發(fā)現(xiàn)在重復(fù)事件后，姐妹重復(fù)區(qū)段間發(fā)生了不對稱進(jìn)化，即其中一個姐妹重復(fù)區(qū)段相比另一個姐妹重復(fù)區(qū)段，發(fā)生了大量的重復(fù)基因丟失；與此同時，該區(qū)段所保留下來的重復(fù)基因也比另一個姐妹重復(fù)區(qū)段中的相應(yīng)重復(fù)基因有著更快的進(jìn)化速率。大量的研究表明，包括水稻在內(nèi)的眾多現(xiàn)代二倍體真核生物曾經(jīng)是古多倍體，只是由于進(jìn)化的過程中發(fā)生了二倍化的過程，才最終導(dǎo)致了現(xiàn)代的二倍體狀態(tài)