【摘 要】
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随着全球环境恶化的加剧,干旱、盐渍、低温等非生物胁迫对植物的生长造成了严重的影响。研究表明,HD-Zip Ⅰ是同源异型-亮氨酸拉链(HD-Zip)中属于亚族I的一类较为保守的转录
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随着全球环境恶化的加剧,干旱、盐渍、低温等非生物胁迫对植物的生长造成了严重的影响。研究表明,HD-Zip Ⅰ是同源异型-亮氨酸拉链(HD-Zip)中属于亚族I的一类较为保守的转录因子,参与了植物对各种生物和非生物胁迫因子的应答反应、激素和光信号应答以及器官发育调控等过程。本研究在全基因组水平上,对已测序的禾本科植物短柄草、水稻、高粱和玉米中的HD-Zip Ⅰ基因进行鉴定。从内含子/外显子分布、结构域和基序、系统发育分析、物种内和物种间的微共线性(microsynteny)、环境选择压力等方面探究了禾本科植物HD-Zip Ⅰ基因家族的起源与进化、基因复制与丢失。获得如下主要结果：1、利用公布的基因组和转录组数据库,根据HD-Zip Ⅰ蛋白保守的结构域,在禾本科植物短柄草、水稻、高粱和玉米基因组中分别鉴定出11、14、13和19个HD-ZipI基因。2、通过系统进化分析发现,来自4个禾本科植物基因组的57个禾本科HD-Zip Ⅰ基因可以被清晰的划分为5个亚分枝。3、分别对四个物种内基因组区段上基因微共线性进行分析,结果表明14个包含HD-Zip Ⅰ基因的水稻染色体区段中有12个区段形成了两个,三个或四个为一组的旁系同源区段组,在水稻中超过85%的HD-Zip Ⅰ基因组区段是由全基因组复制产生的,而在短柄草、高粱和玉米中只发现了少数具有旁系同源关系的HD-Zip Ⅰ基因区段。4、物种间基因组区段上基因微共线性分析发现,短柄草、水稻、高粱和玉米基因组中的包含HD-Zip Ⅰ基因的复制区段具有广泛的共线性,形成了17组直系同源区段。选择压力分析表明,在禾本科HD-Zip Ⅰ基因的进化历程中,纯化选择起主导作用,但在个别基因的部分编码区域存在着较强的正向选择,可能促进其功能的分化。本研究通过比较基因组学的方法阐明了水稻HD-Zip Ⅰ基因组家族的进化与全基因组复制事件相偶联,HD-Zip Ⅰ基因组区段在物种间存在广泛的微共线性。这些结果为全基因组水平上揭示HD-Zip Ⅰ基因家族的分子进化,鉴定重要的逆境响应功能基因提供了重要依据。
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