基于全基因組的玉米LBD轉(zhuǎn)錄因子家族分析及密碼子使用模式分析.pdf

1、玉米是一種重要的模式植物和糧食作物，其基因組測序完成后，玉米生物學(xué)研究進(jìn)入了后基因組時(shí)代和系統(tǒng)生物學(xué)時(shí)代。LBD轉(zhuǎn)錄因子在植物生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。本文通過全基因組的生物信息學(xué)分析，鑒定了玉米中的44個(gè)LBD基因并分析了其染色體定位、基因結(jié)構(gòu)、表達(dá)譜等，為進(jìn)一步研究玉米LBD轉(zhuǎn)錄因子家族的功能提供了參考。密碼子的不均衡使用在生物中普遍存在，不同基因組或同一基因組的不同基因在密碼子使用模式上均存在不同程度的差異。為了解玉米整個(gè)基

2、因組的密碼子使用模式，本研究運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析中的對應(yīng)性分析方法，對玉米全基因組CDS序列進(jìn)行了分析，明確了玉米基因組的密碼子用法特征，并對玉米基因密碼子的使用模式和影響密碼子使用的可能因素進(jìn)行了探討?？蔀橛衩谆蚪M中的未知基因預(yù)測、基因結(jié)構(gòu)與功能、分子進(jìn)化研究等提供理論基礎(chǔ)，同時(shí)也可為外源基因的改造和提高其在玉米中的表達(dá)效率等研究提供參考，具有一定的指導(dǎo)作用。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過生物信息學(xué)分析，共鑒定到4

3、4個(gè)玉米LBD轉(zhuǎn)錄因子;系統(tǒng)進(jìn)化分析將所有LBD基因分為兩類:ClassⅠ和Ⅱ。其中ClassⅠ包含5個(gè)亞家族(Ⅰa,Ⅰb，Ⅰc，Ⅰd andⅠe)，ClassⅡ又分為2個(gè)亞家族(Ⅱa andⅡb)。
　　(2)基因結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)玉米LBD基因外顯子較少，14個(gè)基因擁有1個(gè)外顯子，28個(gè)基因擁有2個(gè)外顯子，1個(gè)基因擁有3個(gè)外顯子，1個(gè)基因擁有5個(gè)外顯子。
　　(3)染色體定位顯示，第1條染色體擁有最多的LBD基因13個(gè)，占30

4、％。第7和10條染色體只含有1個(gè)LBD基因，第2和5條染色體各擁有2個(gè)LBD基因。2對旁系同源基因?qū)Χㄎ辉谕粭l染色體上，其它的9對旁系同源基因?qū)υ诓煌娜旧w上。因此，片段重復(fù)和轉(zhuǎn)座事件都在LBD基因家族的擴(kuò)張中扮演了重要的角色。
　　(4)鑒定的44個(gè)玉米LBD基因均包含保守的CX2CX6CX3C鋅指結(jié)構(gòu)(zinc-finger-like domain)，ClassⅠ LBD基因還包含保守的LX6LX3LX6L亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域

5、(leucine-zipper-like domain)。
　　(5)通過Genevestigator分析，總結(jié)了玉米LBD基因在18個(gè)不同組織中的表達(dá)模式，包括果皮，穗狀雄花，穎果，胚乳，玉米穗，胚芽鞘，葉片，胚胎，玉米須，成葉，幼葉，幼苗，種子，莖稈，節(jié)間，胚根，初生根和花藥。同時(shí)還利用qRT-PCR檢測了11個(gè)基因的表達(dá)。結(jié)果顯示，玉米LBD基因在所有檢測器官中的不同表達(dá)水平可能在玉米的生長發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用，同時(shí)部分LBD

6、基因可能具有獨(dú)特的功能，在特定的發(fā)育階段起重要作用。
　　(6)玉米基因組GC含量為55.7％，密碼子第三位堿基為G或C的頻率為61.3％，說明玉米比較偏愛以G、C結(jié)尾的密碼子。
　　(7)玉米中密碼子G結(jié)尾和G開始的密碼子對比例最高，占10.10％，其次是C結(jié)尾和G開始，占10.03％。密碼子對AC出現(xiàn)頻率最低，為3.21％。
　　(8)密碼子相對使用度與tRNA拷貝數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，兩者并非完全具有相關(guān)性。
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