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The Tartary Buckwheat Genome Provides Insights into Rutin Biosynthesis and Abiotic Stress Tolerance 被引量:61
1
作者 Zhang, Lijun Li, Xiuxiu +18 位作者 Ma, Bin Gao, Qiang Du, Huilong Han, Yuanhuai Li, Yan Cao, Yinghao Qi, Ming Zhu, Yaxin Lu, Hongwei Ma, Mingchuan Liu, Longlong Zhou, Jianping Nan, Chenghu Qin, Yongjun Wang, Jun Cui, Lin Liu, Huimin Liang, Chengzhi Qiao, Zhijun 《Molecular Plant》 SCIE CAS CSCD 2017年第9期1224-1237,共14页
Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) is an important pseudocereal crop that is strongly adapted to growth in adverse environments. Its gluten-free grain contains complete proteins with a well-balanced composition... Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) is an important pseudocereal crop that is strongly adapted to growth in adverse environments. Its gluten-free grain contains complete proteins with a well-balanced composition of essential amino acids and is a rich source of beneficial phytochemicals that provide significant health benefits. Here, we report a high-quality, chromosome-scale Tartary buckwheat genome sequence of- 489.3 Mb that is assembled by combining whole-genome shotgun sequencing of both Illumina short reads and single-molecule real-time long reads, sequence tags of a large DNA insert fosmid library, Hi-C sequencing data, and BioNano genome maps. We annotated 33 366 high-confidence protein-coding genes based on expression evidence. Comparisons of the intra-genome with the sugar beet genome revealed an independent whole-genome duplication that occurred in the buckwheat lineage after they diverged from the common ancestor, which was not shared with rosids or asterids. The reference genome facilitated the identification of many new genes predicted to be involved in rutin biosynthesis and regulation, aluminum stress resistance, and in drought and cold stress responses. Our data suggest that Tartary buckwheat's ability to tolerate high levels of abiotic stress is attributed to the expansion of several gene families involved in signal transduction, gene regulation, and membrane transport. The availability of these genomic resources will facilitate the discovery of agronomically and nutritionally important genes and genetic improvement of Tartary buckwheat. 展开更多
关键词 tartary buckwheat de novo genome assembly rutin biosynthesis aluminum resistance abiotic stress whole genome duplication
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Widespread Whole Genome Duplications Contribute to Genome Complexity and Species Diversity in Angiosperms 被引量:43
2
作者 Ren Ren Haifeng Wang +5 位作者 Chunce Guo Ning Zhang Liping Zeng Yamao Chen Hong Ma Ji Qi 《Molecular Plant》 SCIE CAS CSCD 2018年第3期414-428,共15页
Gene duplications provide evolutionary potentials for generating novel functions, while polyploidization or whole genome duplication (WGD) doubles the chromosomes initially and results in hundreds to thousands of re... Gene duplications provide evolutionary potentials for generating novel functions, while polyploidization or whole genome duplication (WGD) doubles the chromosomes initially and results in hundreds to thousands of retained duplicates. WGDs are strongly supported by evidence commonly found in many species-rich lineages of eukaryotes, and thus are considered as a major driving force in species diversification. We per- formed comparative genomic and phylogenomic analyses of 59 public genomes/transcriptomes and 46 newly sequenced transcriptomes covering major lineages of angiosperms to detect large-scale gene dupli- cation events by surveying tens of thousands of gene family trees. These analyses confirmed most of the previously reported WGDs and provided strong evidence for novel ones in many lineages. The detected WGDs supported a model of exponential gene loss during evolution with an estimated half-life of approx- imately 21.6 million years, and were correlated with both the emergence of lineages with high degrees of diversification and periods of global climate changes. The new datasets and analyses detected many novel WGDs widely spread during angiosperm evolution, uncovered preferential retention of gene functions in essential cellular metabolisms, and provided clues for the roles of WGD in promoting angiosperm radiation and enhancing their adaptation to environmental changes. 展开更多
关键词 whole genome duplication duplicate gene POLYPLOIDIZATION ANGIOSPERM PHYLOgenomICS
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基因重复的研究进展 被引量:8
3
作者 彭贵子 陈玲玲 田大成 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期886-892,共7页
基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、... 基因重复是基因通过不等交换、逆转录转座或全基因组重复等途径产生一个与原基因相似的基因或碱基序列。它与生物体基因组大小的进化、新基因的起源、物种的分化以及基因抗突变的能力大小等都密切相关。文章综述了重复基因的产生机制、保留机制、选择作用、分化途径以及重复基因进化速率等方面的相关研究,揭示了基因重复对生物进化的重要性,以引起大家对该领域的关注。 展开更多
关键词 基因重复 重复基因 不等交换 逆转录转座 全基因组重复
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Functional Divergence between Subgenomes anc Gene Pairs after Whole Genome Duplications 被引量:6
4
作者 Zhikai Liang James C. Schnable 《Molecular Plant》 SCIE CAS CSCD 2018年第3期388-397,共10页
Gene loss following whole genome duplication (WGD) is often biased, with one subgenome retaining more ancestral genes and the other sustaining more gene deletions. While bias toward the greater expression of gene co... Gene loss following whole genome duplication (WGD) is often biased, with one subgenome retaining more ancestral genes and the other sustaining more gene deletions. While bias toward the greater expression of gene copies on one subgenome can explain bias in gene loss, this raises the question to what drives differences in gene expression levels between subgenomes. Differences in chromatin modifications and epigenetic markers between subgenomes in several model species are now being identified, providing an explanation for bias in gene expression between subgenomes. WGDs can be classified into duplications with higher, biased gene loss and bias in gene expression between subgenomes versus those with lower, unbiased rates of gene loss and an absence of detectable bias between subgenomes; however, the origi- nally proposed link between these two classes and whether WGD results from an allo- or autopolyploid event is inconsistent with recent data from the allopolyploid Capsella bursa-pastoris. The gene balance hypothesis can explain bias in the functional categories of genes retained following WGD, the difference in gene loss rates between unbiased and biased WGDs, and how plant genomes have avoided being overrun with genes encoding dose-sensitive subunits of multiprotein complexes. Comparisons of gene expression patterns between retained transcription factor pairs in maize suggest the high degree of retention for WGD-derived pairs of transcription factors may instead be explained by the older duplication-degeneration-complementation model. 展开更多
关键词 whole genome duplication FRACTIONATION subgenome polypioidy
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水稻基因组进化的研究进展 被引量:7
5
作者 高清松 杨泽峰 徐辰武 《扬州大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期34-44,共11页
介绍了近年来在水稻基因组进化方面的研究进展,主要内容包括:水稻的核基因组至少经历了2次基因组复制过程,并从最初5条染色体形成了12条染色体;水稻籼粳两个亚种的分化估计发生在距今20~40万年前;在水稻驯化的研究方面,一方面克隆了一... 介绍了近年来在水稻基因组进化方面的研究进展,主要内容包括:水稻的核基因组至少经历了2次基因组复制过程,并从最初5条染色体形成了12条染色体;水稻籼粳两个亚种的分化估计发生在距今20~40万年前;在水稻驯化的研究方面,一方面克隆了一些控制重要驯化性状的基因,另一方面通过基因组分析发现了一些快速进化的基因组区段;片段复制、串联重复和逆转录转座等基因复制方式在水稻基因家族的物种特异性扩张方面起到了重要作用。通过整合以上研究成果,初步揭示了水稻基因组进化的基本特点,为水稻功能基因组学和分子设计育种的进一步研究提供了新的切入点。 展开更多
关键词 水稻 基因组复制 籼粳分化 驯化 基因家族
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从水稻基因组序列中挖掘生物信息 被引量:4
6
作者 樊龙江 郭兴益 《浙江大学学报(农业与生命科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期355-361,共7页
重点介绍了在水稻基因组序列分析方面取得的几项最新研究结果.内容主要包括:水稻基因组被证实曾发生过全基因组倍增;水稻基因组大小变化的趋势;水稻籼粳亚种的分化时间比以前估计的100万年前要迟得多;对水稻基因产生GC含量负梯度现象的... 重点介绍了在水稻基因组序列分析方面取得的几项最新研究结果.内容主要包括:水稻基因组被证实曾发生过全基因组倍增;水稻基因组大小变化的趋势;水稻籼粳亚种的分化时间比以前估计的100万年前要迟得多;对水稻基因产生GC含量负梯度现象的解释. 展开更多
关键词 水稻基因组 全基因组倍增 籼粳分化时间 基因组大小 GC含量梯度 综述
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转录组测序揭示翼盖蕨(Didymochlaena trancatula)的全基因组复制历史 被引量:5
7
作者 汪浩 张锐 +3 位作者 张娇 沈慧 戴锡玲 严岳鸿 《生物多样性》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1221-1227,共7页
全基因组复制在动植物中普遍存在,被认为是促进物种进化的重要动力之一。作为蕨类植物的单种科物种,翼盖蕨(Didymochlaena trancatula)是真水龙骨类I的基部类群,在蕨类中具有独特的演化地位。本研究基于高通量测序,通过同义替换率(Ks)... 全基因组复制在动植物中普遍存在,被认为是促进物种进化的重要动力之一。作为蕨类植物的单种科物种,翼盖蕨(Didymochlaena trancatula)是真水龙骨类I的基部类群,在蕨类中具有独特的演化地位。本研究基于高通量测序,通过同义替换率(Ks)分析、相对定年分析揭示翼盖蕨的全基因组复制发生情况。Ks分析表明,翼盖蕨至少经历了两次全基因组复制事件,其中一次发生于59–62 million years ago (Mya),另一次发生于90–94 Mya,这两次全基因组复制事件分别和白垩纪第三纪的Cretaceous-Tertiary(C-T)大灭绝事件以及翼盖蕨的物种分化时间相吻合。进一步对两次全基因组复制保留的基因进行功能注释和富集分析,结果显示与转录及代谢调控相关的基因优势被保留。翼盖蕨的全基因组复制事件可能促进了该物种的分化及其对极端环境的适应性。 展开更多
关键词 全基因组复制 蕨类植物 白垩纪大灭绝事件 进化生物学 同义替换率
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苔藓NAC基因家族的生物信息学分析 被引量:2
8
作者 周士钊 罗婷 刘莉 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期822-833,共12页
NAC(NAM,ATAF,CUC)转录因子家族仅存在于陆生植物中,在植物发育、响应胁迫以及生物合成过程中发挥重要作用。许多NAC家族成员的功能已被确定(主要在模式植物中),但在苔藓等早期陆生植物中NAC家族的进化过程尚不清楚。本研究从藓类的小... NAC(NAM,ATAF,CUC)转录因子家族仅存在于陆生植物中,在植物发育、响应胁迫以及生物合成过程中发挥重要作用。许多NAC家族成员的功能已被确定(主要在模式植物中),但在苔藓等早期陆生植物中NAC家族的进化过程尚不清楚。本研究从藓类的小立碗藓(Physcomitrella patens)和泥炭藓(Sphagnum fallax)、苔类的地钱(Marchantia polymorpha)和角苔类的角苔(Anthoceros angustus)中,共鉴定出97个NAC基因,并对其进行NAC转录因子家族进化分析。藓类有大约40个NAC基因,地钱和角苔中只有大约10个NAC基因。在苔藓植物中,NAC基因家族可分为5个亚家族。基因结构和保守结构域分析表明,在同一个亚家族中,大多数NAC基因具有相似的基因结构和编码相似的蛋白基序。共线性分析表明NAC-Ⅱ基因位于藓类植物保守共线性区,并随着藓类植物的整个基因重复事件而扩张。上述研究结果表明NAC基因的扩张不仅发生在维管植物中,也发生在苔藓植物中,这对NAC基因家族的功能扩展是至关重要的。进一步研究结果显示,NAC基因家族的扩增时间与藓类植物的全基因组复制(whole genome duplication,WGD)事件密切相关,说明NAC基因家族伴随着全基因复制事件发生扩张。 展开更多
关键词 NAC基因家族 全基因组分析 全基因组重复 苔藓植物基因组共线性比较
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落叶松-杨栅锈菌基因复制事件及共线性分析 被引量:2
9
作者 周显臻 姚诗幻 +2 位作者 李嘉雯 陈凯玥 于丹 《菌物学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期580-591,共12页
落叶松-杨栅锈菌是一种分布广且危害严重的林木病原真菌。了解基因组内发生的基因复制事件及基因组间的共线性关系,能为最终理解落叶松-杨栅锈菌适应性进化等生物学问题提供帮助。落叶松—杨栅锈菌全基因组水平上基因复制相关研究未见报... 落叶松-杨栅锈菌是一种分布广且危害严重的林木病原真菌。了解基因组内发生的基因复制事件及基因组间的共线性关系,能为最终理解落叶松-杨栅锈菌适应性进化等生物学问题提供帮助。落叶松—杨栅锈菌全基因组水平上基因复制相关研究未见报道,共线性研究报道也较少。本研究利用落叶松-杨栅锈菌全基因组序列分析其基因复制模式。结果表明,落叶松-杨栅锈菌转座复制基因的数目远高于片段复制基因、串联复制基因及相邻复制基因。落叶松-杨栅锈菌基因组内不存在大规模的片段复制,且基因年龄法显示节点同义替换率分布图上没有峰形出现,推断该锈菌未发生全基因组复制。富集分析显示不同类型复制基因富集于不同的功能条目,如串联复制基因富集于碳水化合物的转运和代谢而转座复制基因富集于次生代谢物合成、代谢与分解。共线性分析显示落叶松-杨栅锈菌与松栎柱锈菌及小麦条锈菌的共线性程度均较低,3种锈菌间存在1个共同的共线性区域,该保守区域包含6个基因,其中1个可能编码小分泌蛋白的基因值得关注。 展开更多
关键词 落叶松-杨栅锈菌 基因复制模式 基因年龄法 全基因组复制 共线性
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Hox Gene Clusters of Early Vertebrates:Do They Serve as Reliable Markers for Genome Evolution? 被引量:1
10
作者 Shigehiro Kuraku 《Genomics, Proteomics & Bioinformatics》 SCIE CAS CSCD 2011年第3期97-103,共7页
Hox genes, responsible for regional specification along the anteroposterior axis in embryogenesis, are found as clusters in most eumetazoan genomes sequenced to date. Invertebrates possess a single Hox gene cluster wi... Hox genes, responsible for regional specification along the anteroposterior axis in embryogenesis, are found as clusters in most eumetazoan genomes sequenced to date. Invertebrates possess a single Hox gene cluster with some exceptions of secondary cluster breakages, while osteichthyans (bony vertebrates) have multiple Hox clusters. In tetrapods, four Hox clusters, derived from the so-called two-round whole genome duplications (2R-WGDs), are observed. Overall, the number of Hox gene clusters has been regarded as a reliable marker of ploidy levels in animal genomes. In fact, this scheme also fits the situations in teleost fishes that experienced an additional WGD. In this review, I focus on cyclostomes and cartilaginous fishes as lineages that would fill the gap between invertebrates and osteichthyans. A recent study highlighted a possible loss of the HoxC cluster in the galeomorph shark lineage, while other aspects of cartilaginous fish Hox clusters usually mark their conserved nature. In contrast, existing resources suggest that the cyclostomes exhibit a different mode of Hox cluster organization. For this group of species, whose genomes could have differently responded to the 2R-WGDs from jawed vertebrates, therefore the number of Hox clusters may not serve as a good indicator of their ploidy level. 展开更多
关键词 Hox cluster CHONDRICHTHYES Cyclostomata whole genome duplication hidden paralogy
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鲤和草鱼IL17受体基因家族的全基因组识别、起源进化及表达分析 被引量:2
11
作者 董传举 张江凡 +3 位作者 李胜杰 吕红皂 聂国兴 李学军 《水产学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1693-1703,共11页
为了研究鲤科鱼类最具代表性的二个物种—鲤和草鱼IL17受体基因家族的起源进化,实验采用比较基因组学和生物信息学的方法,分别在鲤和草鱼基因组数据库进行序列比对和注释,然后对得到的基因进行结构域和系统发育学分析,最后在12个不同组... 为了研究鲤科鱼类最具代表性的二个物种—鲤和草鱼IL17受体基因家族的起源进化,实验采用比较基因组学和生物信息学的方法,分别在鲤和草鱼基因组数据库进行序列比对和注释,然后对得到的基因进行结构域和系统发育学分析,最后在12个不同组织中进行基因表达分析研究。结果显示,在鲤和草鱼中分别注释得到9个和5个IL17受体基因家族成员。系统发育分析显示,该基因家族不存在鱼类特有的基因,在硬骨鱼类中具有一定的保守性。比较基因组学结果显示,与四足动物相比,大多数硬骨鱼类中IL17受体基因没有明显增多。鲤与草鱼等其他硬骨鱼类相比,除IL17RB以外,其余IL17受体基因家族成员均加倍。不同组织的表达分析结果显示全基因组复制后不同基因拷贝的功能发生了分化。研究表明,虽然硬骨鱼经历第三轮全基因组复制,但是由于复制发生时间久远,大多数基因已经发生改变或退化,进而在基因组中丢失。而鲤第四轮基因组复制时间发生在820万年前,复制发生时间较近,故复制后的基因基本得以保留。但是对于一些具有特殊功能的高度保守基因(例如IL17RB),也会发生在极短时间内出现丢失现象。鲤和草鱼健康组织的表达谱分析结果同样表明,鲤IL17受体基因的不同拷贝之间已经发生了快速进化及亚功能化,并且这种现象在鲤四倍体基因组中普遍存在。 展开更多
关键词 草鱼 IL17受体 全基因组复制 基因分化
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玉米核型进化的比较研究 被引量:2
12
作者 周勇 雷天宇 +4 位作者 葛伟娜 刘博 赵艳娇 赵康路 王振怡 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2736-2741,共6页
本研究以水稻、高粱和玉米为研究对象,基于比较基因组学方法,来研究玉米的核型进化。研究结果表明:在这三个禾本科植物中,水稻进化时间最为古老,水稻的基本染色体数是12;水稻的12条染色体经过2次染色体融合事件最终形成了高粱的10条基... 本研究以水稻、高粱和玉米为研究对象,基于比较基因组学方法,来研究玉米的核型进化。研究结果表明:在这三个禾本科植物中,水稻进化时间最为古老,水稻的基本染色体数是12;水稻的12条染色体经过2次染色体融合事件最终形成了高粱的10条基本染色体;玉米与水稻、高粱不同,又单独进行了一次全基因组加倍事件,加倍后染色体数目从高粱的10条变为20条,随后又经历了染色体融合事件,最终形成了目前的玉米的10条基本染色体。 展开更多
关键词 基因组学 生物信息学 直系同源 共线性 全基因组加倍
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Whole Genome Duplication of Intra- and Inter-chromosomes in the Tomato Genome
13
作者 Chi Song Juan Guo +1 位作者 Wei Sun Ying Wang 《Journal of Genetics and Genomics》 SCIE CAS CSCD 2012年第7期361-368,共8页
Whole genome duplication (WGD) events have been proven to occur in the evolutionary history of most angiosperms. Tomato is considered a model species of the Solanaceae family. In this study, we describe the details ... Whole genome duplication (WGD) events have been proven to occur in the evolutionary history of most angiosperms. Tomato is considered a model species of the Solanaceae family. In this study, we describe the details of the evolutionary process of the tomato genome by detecting collinearity blocks and dating the WGD events on the tree of life by combining two different methods: synonymous substitution rates (Ks) and phylogenetic trees. In total, 593 collinearity blocks were discovered out of 12 pseudo-chromosomes con- structed. It was evident that chromosome 2 had experienced an intra-chromosomat duplication event. Major inter-chromosomal dupli- cation occurred among all the pseudo-chromosome. We calculated the Ks value of these collinearity blocks. Two peaks of Ks distribution were found, corresponding to two WGD events occurring approximately 36-82 million years ago (MYA) and 148--205 MYA. Additionally, the results of phylogenetic trees suggested that the more recent WGD event may have occurred after the divergence of the rosidasterid clade, but before the major diversification in Solanaceae. The older WGD event was shown to have occurred before the divergence of the rosid-asterid clade and after the divergence of rice-Arabidopsis (monocot-dicot). 展开更多
关键词 whole genome duplication Collinearity block Phylogenetic tree
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点滴复膜酵母兔源分离株基因组测序及比较分析
14
作者 孙洪超 付媛 +1 位作者 缪伟 石团员 《菌物学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期237-247,共11页
点滴复膜酵母Cyniclomyces guttulatus是一种定殖及生长于犬、兔、豚鼠、龙猫、大鼠和小鼠等动物胃肠道内的真菌。与大多数传统酵母相比,点滴复膜酵母具有耐酸(pH 1.5–4.5)、耐高温(38–42℃)的独特生长特性,可在体外快速增殖。腹泻动... 点滴复膜酵母Cyniclomyces guttulatus是一种定殖及生长于犬、兔、豚鼠、龙猫、大鼠和小鼠等动物胃肠道内的真菌。与大多数传统酵母相比,点滴复膜酵母具有耐酸(pH 1.5–4.5)、耐高温(38–42℃)的独特生长特性,可在体外快速增殖。腹泻动物粪便中可见大量点滴复膜酵母,尽管没有直接证据表明感染点滴复膜酵母会引起明显病状,但其被认为是多种动物的机会性致病菌。本研究通过全基因组测序和转录组测序明确点滴复膜酵母的基因结构和注释信息,获得点滴复膜酵母的系统性基因组和转录组数据。结果显示基因组大小为29.71 Mb,包含11307个基因,转录组大小为17.67 Mb,GC含量分别为43.02%和43.09%;mRNA、CDS、外显子和内含子的平均长度分别为1476、1447、1374和540 bp;点滴复膜酵母存在517个独特的基因家族,共包括1162个基因,该酵母的独特基因特点为后续研究奠定基础。比较分析结果表明,点滴复膜酵母的基因组大小和数量明显大于其他12种酵母,提示该酵母可能存在全基因组复制,这可能与其独特的胃肠道定殖、耐酸和耐高温生长特性密切相关。 展开更多
关键词 点滴复膜酵母 基因组测序 全基因组复制
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禾本科V-ATPase基因家族与全基因组加倍关联的适应性进化分析 被引量:1
15
作者 卢宇婷 王金朋 +5 位作者 袁敏 肖月 孙金帅 李成栋 孔佑婷 王莉 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1354-1361,共8页
V-ATPase在植物适应逆境中起着非常重要的作用,本研究以重要模式植物拟南芥V-ATPase相关基因为目标序列,通过在6个禾本科植物(水稻,大麦,玉米,高粱,谷子和二穗短柄草)基因组中进行比较分析,揭示该基因家族扩增机制和适应性进化进行研究... V-ATPase在植物适应逆境中起着非常重要的作用,本研究以重要模式植物拟南芥V-ATPase相关基因为目标序列,通过在6个禾本科植物(水稻,大麦,玉米,高粱,谷子和二穗短柄草)基因组中进行比较分析,揭示该基因家族扩增机制和适应性进化进行研究。分析发现,七个不同的植物基因组虽然经历了不同全基因组加倍,其中谷子与玉米加倍关联的基因数量最多,但V-ATPase基因数量在每个基因组非常相近,尤其是禾本科中玉米相对其它物种多一次单独的特异性加倍,然而这一基因家族数量并未增加,这表明全基因组加倍虽然在一定程度上使得家族基因扩增,但是基因丢失可能也维持了该基因组的剂量;对七个基因组中的161个V-ATPase基因进行motif分类确定,不同物种基因组中的motif结构不同,拟南芥和水稻中c-亚基相关的基因数量最多;系统发育分析发现,拟南芥基因和水稻基因进化相对较快,并且在拟南芥中这一基因家族有3个基因簇,它们与基因的串联重复加倍有关联;适应性进化分析揭示B-亚基相关的基因在进化过程中受正选择压力影响进化。 展开更多
关键词 禾本科 V-ATPase基因 全基因组加倍 系统发育分析 适应性进化
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虹鳟ep300/crebbp基因家族不同拷贝的功能分化
16
作者 王宪宗 刘青 李澍 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期376-385,共10页
为研究虹鳟Oncorhynchus mykiss ep300/crebbp基因家族的拷贝数变异、功能分化及与低氧应答的关联,通过TBLASTN和BLASTP搜索及重构进化树,确定该家族的拷贝数及与其直系同源的斑马鱼Danio rerio基因,基于对原始转录组测序数据的统计获... 为研究虹鳟Oncorhynchus mykiss ep300/crebbp基因家族的拷贝数变异、功能分化及与低氧应答的关联,通过TBLASTN和BLASTP搜索及重构进化树,确定该家族的拷贝数及与其直系同源的斑马鱼Danio rerio基因,基于对原始转录组测序数据的统计获得这些拷贝的组织表达谱及共表达基因,并对共表达基因进行GO富集分析,最后通过CDD搜索、多重序列比对及三维结构建模比较这些拷贝所编码蛋白质的变异程度。结果表明:虹鳟的ep300/crebbp家族有8个成员(ep300aa~ep300bb,crebbpaa~crebbpbb),其均由全基因组重复事件所形成,对应于斑马鱼的4个成员,可分为4对ohnologs;不同的ohnolog对之间在组织表达谱、编码蛋白质的一级结构和三级结构存在较大差异,而同一对ohnologs内部的2个拷贝在这些方面差异较小;这8个成员拥有数量不等的独有共表达基因,这些共表达基因所富集的与结合、修饰、应对压力/刺激和耐低氧相关的GO条目的数量均存在较大差异;ep300ba和ep300bb属于一对ohnologs,但它们编码的蛋白质保守结构域中存在35处变异,数量远大于其他ohnolog对,且只有ep300bb的共表达基因能富集到与应对压力/刺激和耐低氧相关的GO条目。研究表明,相较于其他ep300/crebbp家族成员,虹鳟ep300bb的进化速度较快,且与耐低氧性能相关性更大,可作为虹鳟遗传改良的重要候选基因。 展开更多
关键词 虹鳟 ep300/crebbp 全基因组重复 低氧 共表达基因 组织表达
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禾本科植物中调控产率基因GS5的进化 被引量:1
17
作者 张帅 王金朋 +1 位作者 张宪 金殿川 《河北联合大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第4期65-68,共4页
GS5作为正调控水稻粒径大小的基因,对于水稻的产率调控具有十分重要的作用,然而关于GS5基因家族的进化还不是很清楚。通过对水稻中的GS5基因和水稻、高粱、玉米、二叶短柄草、谷子的全基因组序列分别进行比较分析,发现在五个禾本科植物... GS5作为正调控水稻粒径大小的基因,对于水稻的产率调控具有十分重要的作用,然而关于GS5基因家族的进化还不是很清楚。通过对水稻中的GS5基因和水稻、高粱、玉米、二叶短柄草、谷子的全基因组序列分别进行比较分析,发现在五个禾本科植物中均有调控粒径大小的基因存在;共线性分析揭示基因倍增有利于GS5基因家族的扩增;另外,系统发育分析表明其家族中有些基因的进化速率明显较快,这将使得一些基因会较快变异为新的基因序列。 展开更多
关键词 GS5基因家族 系统进化树 全基因组倍增 基因共线性
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几种杨树全基因组复制事件与进化分析
18
作者 张金鹏 郦芝汀 +4 位作者 吴海楠 赵薇 潘志良 柏胜军 童春发 《分子植物育种》 CAS 北大核心 2022年第10期3239-3247,共9页
杨树作为木本植物研究的模式物种,其全基因组复制以及物种进化的研究具有重要意义。本研究以毛果杨、美洲黑杨、小叶杨、银白杨和胡杨为研究对象,对其全基因组直系同源基因序列进行系统进化分析与同义替换率(Ks)分析。系统进化分析结果... 杨树作为木本植物研究的模式物种,其全基因组复制以及物种进化的研究具有重要意义。本研究以毛果杨、美洲黑杨、小叶杨、银白杨和胡杨为研究对象,对其全基因组直系同源基因序列进行系统进化分析与同义替换率(Ks)分析。系统进化分析结果显示,毛果杨和美洲黑杨处于较近的分枝中,这意味着它们可能有更近的演化关系。直系同源基因的Ks分析结果显示,五种杨树分化时间的先后顺序为:胡杨、银白杨、小叶杨、美洲黑杨和毛果杨。旁系同源基因的Ks分析结果显示,五种杨树最近的一次全基因组复制事件发生在距今4800万年前。进一步对全基因组复制保留下来的基因进行GO富集分析,结果显示钙调素结合、胞吐作用和肽基丝氨酸磷酸化这三个功能在五种杨树均显著富集。同时,KEGG富集分析结果显示,植物激素信号转导、内质网中的蛋白质加工、RNA转运、代谢通路、氧化磷酸化和植物病原菌互作等途径显著富集。由此可见,这些保留下来的基因可能通过信号转导来调控蛋白的合成、转运和代谢,从而参与逆境胁迫调控网络,最终对促进植物生长发育和增加植物抗逆性起到非常关键的作用。本研究结果不仅为进一步研究杨树全基因组复制与物种进化提供重要的参考依据,还有助于其抗逆性相关基因的研究,从而加速杨树分子育种的进程。 展开更多
关键词 杨树(Populus) 全基因组复制 同义替换率
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虹鳟hif-1a基因家族的拷贝数变异及分歧进化 被引量:1
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作者 王宪宗 宋晶 杨春娟 《河南农业科学》 北大核心 2021年第11期153-161,共9页
为深入阐明虹鳟不耐低氧的分子机制,采用BLAST搜索、重构最大似然树来确定其hif-1a家族的拷贝数,并对这些拷贝的组织表达谱、共表达基因及其所富集的GO条目、编码蛋白质的保守结构域分布及部分结构域的三维结构进行比较。结果显示,虹鳟... 为深入阐明虹鳟不耐低氧的分子机制,采用BLAST搜索、重构最大似然树来确定其hif-1a家族的拷贝数,并对这些拷贝的组织表达谱、共表达基因及其所富集的GO条目、编码蛋白质的保守结构域分布及部分结构域的三维结构进行比较。结果显示,虹鳟的hif-1a有2个拷贝,与它们直系同源的斑马鱼基因均是hif-1aa。2个hif-1a拷贝的组织表达谱存在显著的分化,它们的共表达基因数量及所富集的与血管生成、细胞增殖、物质运输和代谢相关的GO条目数量也存在较大差异;它们所编码的蛋白质均拥有5个保守结构域,C-TAD结构域三维结构均存在结构创新,但bHLH结构域的三维结构存在较大差异。综上,虹鳟在较近的全基因组重复事件之前丢失了hif-1ab,现有的2个hif-1aa拷贝在朝亚功能化方向快速进化,某些地理种群中可能已经存在有利于提高耐低氧性能的基因型。 展开更多
关键词 虹鳟 hif-1a基因家族 低氧 全基因组重复 共表达基因 亚功能化
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十字花科开花相关基因SBP进化的基因组信息学分析 被引量:1
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作者 季磊 杨艳梅 《分子植物育种》 CAS CSCD 北大核心 2019年第17期5561-5568,共8页
开花是植物由营养生长转为生殖生长的一个标志,鳞状启动子结合蛋白样(squamosa promoter binding protein-like, SBP)是一类重要调控开花相关的基因。在8个十字花科基因组中对SBP进行比较分析,鉴定了每个基因组中SBP的同源拷贝,每个基... 开花是植物由营养生长转为生殖生长的一个标志,鳞状启动子结合蛋白样(squamosa promoter binding protein-like, SBP)是一类重要调控开花相关的基因。在8个十字花科基因组中对SBP进行比较分析,鉴定了每个基因组中SBP的同源拷贝,每个基因组中基因拷贝数存在显著差异,其中最多的是在甘蓝中,有30个基因;一个突出的发现是在四倍体基因组中不同亚基因组的SBP具有一定的偏性,如四倍体芥菜-A基因组SBP拷贝数(21)高于芥菜-B基因组(19),在四倍体欧洲油菜中A基因组的SBP拷贝数(23)高于芥菜-A基因组(21),但低于欧洲油菜-C基因组中拷贝数(25)。搜索SBP处于共线性区域上基因,发现不同的全基因组加倍事件都有利于家族基因拷贝数扩增,尤其是十字花科共有的古老加倍(β),拟南芥、萝卜、黑芥等6个基因组的SBP基因几乎都与β加倍关联的重复区域相关联;另外串联重复加倍对于家族基因扩增也具有重要作用。对系统发育进行分析,并对同一事件的同义核苷酸置换率(Ks)进行比较,发现甘蓝、萝卜进化速率可能比白菜快;另外一个重要的发现是四倍体亚基因组A中SBP的进化速率快于另外的B和C基因组。本研究为认识十字花科开花相关转录因子SBP进化提供了重要的基因组学基础,有助于今后的更深入研究。 展开更多
关键词 十字花科 鳞状启动子结合蛋白样 开花相关基因 全基因组加倍 基因丢失
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