杨树HD-ZIP基因家族全基因组研究
(0) 同源异型-亮氨酸拉链 (HD-ZIP)蛋白是植物所特有的一类转录因子,类属于同源异型盒蛋白家族,它包含一个高度保守的同源异型结构域 (HD),HD羧基末端紧连接着一个亮氨酸拉链 (LZ)结构域.HD-ZIP蛋白在植物发育过程中的作用非常广泛,如维管发育、器官形成、分生组织的维持、逆境应答等.目前对HD-ZIP基因家族的系统性研究主要集中在模式植物拟南芥和水稻中,而对其他物种特别是木本植物研究较少.杨树作为林业研究的模式植物,具有优良的实验特性,容易进行种间杂交和无性繁殖；生长迅速,并已建立完善的遗传转化系统；基因组相对较小,约450～550 Mbp；易于进行遗传研究；适应性强,生长速度快,丰产性强.因此对杨树的研究获得的信息对其它木本植物及基因克隆具有重要的参考价值.本文利用生物信息学方法,以杨树最新基因及蛋白序列为材料,通过对杨树全基因组进行BLASTP和HMM的分析比对,最终获得了54个HD-ZIP类型基因 (PtHB1-54).对获得的杨树HD-ZIP类型基因进行进化树的构建分析,结果显示其进化树簇状分枝明显,亲源关系较近的基因倾向分布在同一分枝中.根据分枝的关系将54个杨树HD-ZIP基因分为四类,命名为I、II、III、IV.在四大分类中包含22对亲源关系较近的杨树-杨树基因对.染色体定位显示,除13和19号染色体外,54个HD-ZIP基因不均衡的分布在杨树剩余的17条染色体上.其中,2号染色体分布最多,10个基因；4号、16号、17号、18号染色体各分布1个.整个基因的分布出现了十三个基因簇的现象.对杨树HD-ZIP类型基因的结构进行分析,发现在进化关系中同属一个分类的HD-ZIP基因其基因结构较为相似,所含内含子与外显子的个数也基本相同.对54个杨树HD-ZIP基因同源性分析表明在保守区域,即功能核心区域的氨基酸序列相似性较高,并在氨基酸的组成上也有明显的重复性.利用MEME在线网站,对获得的HD-ZIP蛋白进行保守基序分析.预测结果显示在杨树HD-ZIP基因中可以找到多个保守基序,同一类型的的HD-ZIP基因含有的基序类型和数目具有一定的相似性.保守基序1-3被鉴定为HD-ZIP蛋白核心序列,这些序列广泛的发布在杨树HD-ZIP基因家族中,而其他基序则出现较少,这些少数存在的基序所在的基因可能在功能上发挥着重大的作用.对杨树的HD-ZIP基因与拟南芥的HD-ZIP基因进行系统进化的比较分析,发现杨树与拟南芥的进化关系较远.全面的分析HD-ZIP家族基因,对于HD-ZIP基因的结构、作用机制、克隆、分子进化及功能表达研究具有重要的指导意义.
HD-ZIP进化树 结构分析 染色体定位 基序分析
陈雪
安徽农业大学林学与园林学院,安徽合肥230036
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2012-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）