19.杨树14 - 3 - 3基因家族的分子进化及表达模式研究 - 图文

第3期-3--3基因家族的分子进化及表达模式研究刘妍婧等：杨树14-5

图3Fig.3

-3--3蛋白氨基酸序列比对杨树14-

SequencealignmentofPopulus14-3-3proteins

注：图中序列黑色部分表示完全匹配，灰色为部分匹配。序列上部的螺旋表示蛋白的9个a螺旋区域。

-3--3家族的表达分析杨树14--PCR检测了杨树在正常生长条件下12个RT--3--3蛋白基因在不同组织中的表达模式（图6）。14-2.5

结果显示：PtGRF1、PtGRF2、PtGRF3、PtGRF4、PtGRF5、PtGRF7、PtGRF9、PtGRF12这8个基因在5个组织中均表达，预示着这8个基因可能是组成性表达基因；PtGRF10仅在芽和叶中有微量表达；PtGRF6、PtGRF8、PtGRF11这3个基因在芽、叶、茎和根中检测到了表达，而在韧皮部中没有检测到表

表4Tab.4

重复基因对PtGRF1与PtGRF6

图4

-3--3家族的系统进化树杨树、拟南芥、水稻14-Fig.4

PhylogenetictreeofPopulus，riceandArabidopsis14-3-3genefamily

-3--3gamma与theta蛋白作为外类群。注：14-PtGRF2与PtGRF5PtGRF3与PtGRF4PtGRF7与PtGRF8PtGRF9与PtGRF11

Ks值重复基因对的Ka、

Ka0.0350.0150.0190.0270.022

Ks0.2560.2590.2030.2450.281

Ka/Ks0.1370.0580.0940.1100.078

P7.93×107.47×105.88×104.17×103.76×10

－13－19－13－14－18

KaandKsofduplicatedgenepairs

6北京林业大学学报第32卷

-RT-达，一种可能性是由于在韧皮部中表达量太低，PCR没有检测到这3个基因，还有一种可能是这3

个基因在韧皮部中根本就没有表达。

图5

Fig.5

-3--3基因家族的扩张机制杨树14-

MechanismofgeneexpansionofPopulus14-3-3family

注：图A中灰色部分表示全基因组加倍时重复的染色体片断，图B表示PtGRF9与PtGRF11

在染色体位点前后60000bp的基因组序列的相似性。

-3--3蛋白，-3--2个是非ε类14-中有3个是ε类14-3蛋白。

基因重复和分化一直被认为是新基因起源或基当一个因功能分化的主要途径。根据经典的理论，基因发生重复后，最初的重复基因的功能是完全冗由于选择压力的松弛，两个重复基因各自能积累余，

不同的遗传变异，进而改变基因的结构和功能

［13］

。

目前认为重复基因可能有3种不同的命运：第一，其中1个拷贝保留了祖先基因的功能，而另外1个拷1个拷贝保留了祖先基因的功贝成为假基因；第二，

而另外1个拷贝获得了不同于祖先基因的新的能，

2个拷贝发生了亚功能化，功能；第三，分担了祖先

图6Fig.6

-3--3基因家族的表达模式杨树14-ExpressionofPopulus14-3-3genefamily

基因的功能，而他们合起来的功能则涵盖了祖先基因功能

［14］

-3--3蛋白，。对于杨树14-3个重复基因

PtGRF7与PtGRF8、PtGRF9对（PtGRF1与PtGRF6、

3讨论与结论

-3--3基因家族包含12个成我们发现，杨树14-

与PtGRF11）的表达模式发生了变异，预示着这几个重复基因对的功能可能已经发生了分化。然而，重PtGRF3与PtGRF4的复基因对PtGRF2与PtGRF5、

表达模式完全相同，而且这两个重复基因对的序列-3--3重复基因对中也最高，相似性在5个杨树14-分别是96.50%和96.00%；说明这两个重复基因对的序列变异很小，这两个重复基因对的Ka/Ks分别是0.058和0.094，说明这两个重复基因对受到很强的净化选择压力。这一系列证据表示这两个重复基因对的功能可能没有发生分化，同时也说明这几个基因的功能可能对杨树非常重要，因此进化的力量使得这两个重复基因对保持功能不分化。PtGRF10仅在芽和叶中有微量表达，PtGRF10没有内含子，可能是通过反转座方式产生；而且PtGRF10-3--3蛋白相比，与其他11个14-其序列变异最大，

其中ε类有7个基因，非ε类有5个基因；在拟员，

南芥中，ε类与非ε类分别有5个与8个基因；而水稻的ε类与非ε类分别有2个与6个基因，所以杨-3--3基因的扩张速度最快。是什么遗传树ε类14--3--3基因的扩张呢？基因家机制导致杨树ε类14-族的扩张机制主要有基因重复（包括串联重复，大片断重复或全基因组加倍）、转座、逆转座等

［12］

。通

-3--3基因家族的基因结构、染色体过分析杨树14--3--3基因的发现杨树ε类14-位置并结合进化树，

扩张主要是通过全基因组加倍事件而引起的。在最近的一次杨树全基因组加倍事件（60～65百万年）

［11］

-3--3蛋白基因，中共产生了5个新的14-其

第3期-3--3基因家族的分子进化及表达模式研究刘妍婧等：杨树14-7

在系统树中枝长最长，预示着这个基因经历了快速的进化。因此，这个基因可能已经成为假基因，或者-3--3蛋白不同的功能。这个基因获得了与其他14-参

考

文

献

［7］DELILLEJM，SEHNKEPC，FERLRJ.TheArabidopsis

14-3-3familyofsignalingregulators［J］.PlantPhysiology，-8.2001，126（1）：35-［8］金谷雷，-3--3蛋白家族的生物信息学汪旭升，朱军.水稻14--732..遗传学报，2005，32（7）：726-分析［J］

［9］CHUNGHJ，SEHNKEPC，FERLRJ.The14-3-3proteins：

Cellularregulatorsofplantmetabolism［J］.TrendsinPlant-371.Science，1999，4（9）：367-［10］YAOY，DUY，JIANGL，etal.Molecularanalysisand

expressionpatternsofthe14-3-3genefamilyfromOryzasativa［J］.JournalofBiochemistryandMolecularBiology，2007，40-357.（3）：349-［11］TUSKANGA，DIFAZIOS，JANSSONS，etal.Thegenomeof

blackcottonwood，Populustrichocarpa（Torr.＆Gray）［J］.-1604.Science，2006，313（5793）：1596-［12］KONGH，LANDHERRLL，FROHLICHMW，etal.Patterns

ofgeneduplication

in

the

plant

SKP1

gene

family

in

［1］MOOREBW，PEREZVJ.Specificacidicproteinsofthenervous

system［C］.TheMarineBiologicalLaboratory，WoodsHole，-359.MA：Prentice-HallInc，1967：343-［2］FERLRJ.14-3-3proteinsandsignaltransduction［J］.Annual

ReviewofPlantPhysiologyandPlantMolecularBiology，1996，-73.47（1）：49-［3］MAYFIELDJD，FOLTAKM，PAULAL，etal.The14-3-3

proteinsmuandupsiloninfluencetransitiontofloweringandearly.PlantPhysiology，2007，145（4）：phytochromeresponse［J］-1702.1692-［4］SCHOONHEIMPJ，SINNIGEMP，CASARETTOJA，etal.

14-3-3adaptorproteinsareintermediatesinABA

signal

.PlantJournal，transductionduringbarleyseedgermination［J］-301.2007，49（2）：289-［5］SCHOONHEIMPJ，COSTAPEREIRADD，DEBOERAH.

Dualrolefor14-3-3proteinsandABFtranscriptionfactorsinGAandABAsignallinginbarley（Hordeumvulgare）aleuronecells-47.［J］.Plant，CellandEnvironment，2009，32（5）：439-［6］CHENF，LIQ，SUNL，etal.Therice14-3-3genefamilyand

itsinvolvementinresponsestobioticandabioticstress［J］.-63.DNAResearch，2006，13（2）：53-

angiosperms：Evidenceformultiplemechanismsofrapidgene-885.birth［J］.PlantJournal，2007，50（5）：873-［13］ZHANGJZ.Evolutionbygeneduplication：Anupdate［J］.

-298.TrendsinEcologyandEvolution，2003，18（6）：292-［14］MOORERC，PURUGGANANMD.Theevolutionarydynamics

ofplantduplicategenes［J］.CurrentOpinioninPlantBiology，-128.2005，8（2）：122-

（责任编辑赵勃）

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵《ChineseBirds》（《）征稿启事中国鸟类》

为加强中国与世界的鸟类学学术交流，提高中国鸟类学的学术水平和国际影响，北京林业大学申办了中-5870/Q）。该刊将由北京林业大学和中国动（《）（CN11-国首份鸟类学学术期刊《ChineseBirds》中国鸟类》物学会鸟类学分会共同主办，高等教育出版社出版。《ChineseBirds》为面向全球的英文学术期刊，主要发表经同行评议的研究论文、综述和研究简报等，收稿范围涵盖鸟类学所有研究方向。

中国科学院院士郑光美教授担任本刊主编，编委会成员来自国内外各高校、学会及科研院所的知名学者。

16开，该刊为季刊，创刊号已于2010年3月出版。欢迎国内外从事鸟类学研究的专家学者积极投稿，创刊年将免收稿件评审费及版面费。

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