【摘 要】
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真核生物中的无内含子基因是比较基因组学和进化生物学研究中的重要对象,对无内含子基因的分析有重要意义。一些关于无内含子基因的数据库已经构建完成,但这些数据库目前存在着一些局限性,如只侧重于一个物种、功能单一和缺乏维护已经无法使用等。蔷薇科的许多物种在农业和加工业中有着重要的经济价值,针对蔷薇科物种的无内含子基因还未进行过相关分析。为此,在本课题中,鉴定蔷薇科6个物种(草莓、苹果、砀山酥梨、欧洲梨、梅
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“木质素单体聚合调控梨石细胞团形成的分子机理”(31640068); 安徽农业大学2020年研究生创新基金项目“蔷薇科物种无内含子基因数据库构建及进化分析”(2020ysj-61);
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真核生物中的无内含子基因是比较基因组学和进化生物学研究中的重要对象,对无内含子基因的分析有重要意义。一些关于无内含子基因的数据库已经构建完成,但这些数据库目前存在着一些局限性,如只侧重于一个物种、功能单一和缺乏维护已经无法使用等。蔷薇科的许多物种在农业和加工业中有着重要的经济价值,针对蔷薇科物种的无内含子基因还未进行过相关分析。为此,在本课题中,鉴定蔷薇科6个物种(草莓、苹果、砀山酥梨、欧洲梨、梅和桃)的无内含子基因,分析序列属性、亚细胞定位、基因功能、基因本体和蛋白互作网络等性质和功能;还对基因家族扩张和收缩、物种内和物种间共线性、环境选择压力和基因复制事件等进化方面及无内含子基因的表达进行分析,以期了解蔷薇科6个物种无内含子基因的性质特征、进化过程的特点和表达模式,为功能基因、基因组进化和相关割裂基因等后续分析提供数据支持。且基于上述分析结果,构建完成蔷薇科物种无内含子基因数据库,方便相关数据的交流共享。主要结果如下:(1)从草莓、苹果、砀山酥梨、欧洲梨、梅和桃中,共鉴定出26260个无内含子基因。染色体上无内含子基因数目与全部基因数目间存在线性关系。大部分无内含子基因蛋白序列长度小于500个氨基酸;等电点的值分布在5~10之间;相对分子量集中在150000之前。分布在细胞质中的无内含子基因数目最多。(2)PPR基因家族、AP2/ERF转录因子家族、SAUR基因家族、UDP-葡萄糖醛酸转移酶/UDP-葡萄糖基转移酶家族、NBS-LRR基因家族、蛋白激酶家族和锌指蛋白家族在无内含子基因中占比较多。(3)在直系同源基因中筛选出181个受到正选择效应的同源基因对,在旁系同源基因中筛选出722个受到正选择效应的同源基因对。(4)内含子基因与全部基因间单拷贝、分散重复、近端重复、串联重复和染色体片段复制五种复制类型占比基本相同。无内含子基因在造成物种分化的基因复制事件中同时发生大规模的内含子获得与丢失事件。(5)EF-hand蛋白家族、Hsp20蛋白家族、泛素蛋白家族、AP2/ERF转录因子家族和H4组蛋白家族等无内含子基因在根、茎、芽、叶、花和果实等不同组织,以及苹果、砀山酥梨和欧洲梨开花后不同时期的果实、叶和果皮中表达相对较高。胚胎发育晚期丰富蛋白家族、F-box蛋白家族、EF-hand蛋白家族、LTR copia型gag多肽家族、P450细胞色素家族、UDP-葡萄糖醛酸转移酶/UDP-葡萄糖基转移酶家族、PPR基因家族、NB-ARC基因家族和NBS-LRR基因家族等无内含子基因的表达在蔷薇科物种适应环境的过程中发挥了重要作用。(6)构建完成蔷薇科物种无内含子基因数据库(RIGD,www.rigdb.cn)。
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