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基因在基因组上的位置不是随机的,与基因的序列和功能有关。生物演化有三个主要的层次：基因,个体和物种,每个层次有特定的功能,基因发生随机变异,个体被选择,物种则进行演化。但是,随着测序技术的进步,被测序的物种基因组越来越多,通过对基因组数据研究发现一方面,基因在基因组上的位置并不是随机的,另一方而,不同基因的保守程度不同,但目前没有人报道它们的关系,更没有人进行相关试验验证。所以本文以色氨酸代谢的抑制因子基因trpR,和受其调控的关键基因trpE和aroH为研究对象,通过比较基因组学找出他们之间的相关关系,然后通过分子生物学试验进行观测确认。首先,通过分类学确认有205个已测序物种至少有含有trpR, trpE和aroH其中的之一,收集基因组的注释信息(氨基酸序列,位置,分类学信息,基因组的oriC区域,基因的长度)。根据物种的分类发现189(92.64%)个物种属于变形杆菌纲的肠杆科,巴斯德科和弧菌科；根据数据的生物学背景计算在基因距离复制起始位点的相对位置,trpR和受其调控的trpE与aroH的相对位置功共五项指标：D-trpR, D-trpE, D-aroH, D-trpR-trpE和D-trpR-aroH,然后分析数据的集中程度和分散程度,得出：1)肠杆科、弧菌科的五项指标接近一致,离散程度小,而巴斯德科较大,特别是D-trpR-trpE离散程度很高；2)科与科之间D-trpR-trpE有显著差异。然后,利用trpR, trpE和aroH的氨基酸序列重构基因树,通过和物种树的拓扑结构对比得出：1)trpE的保守性最好,aroH次之,trpR的保守性最低；2)大多数物种基因的相对位置稳定,序列相对保守；3)一些物种中,当D-trpR-trpE改变时,trpR序列也将发生非随机的变化,包括肠杆科的Citrobacter koseri,弧菌科的Photobacterium profundum,巴斯德科的Pasteurella multocida和Haemophilus parasuis,只有Haemophilus somnus除外,表明相对位置和序列有正相关关系。由此推断物种在演化过程中,自然选择筛选保留了有利变异。并且,变异的方式除了点突变,基因组的重排,基因的重组和水平转移等在物种形成新的基因组序列和结构的过程中起着加速的作用。为了研究抑制因子基因trpR对trp操纵子和aroH操纵子的定量的调控模式,我们通过分子生物学试验将大肠杆菌MG1655菌株trpR的启动子改为了lac启动子后,在无色氨酸培养基中传代培养266代,测序结果表明aroH 910bp的胞嘧啶突变到胸腺嘧啶,初步确认改变trpR在基因组的启动子后,与其相关基因的序列也随之发生突变,这可能和lac不能严格调控色氨酸启动子有关,为保证试验的严谨性,我们将lac启动子换成tet启动子,分别在trpEDCBA操纵子和aroH基因后面融合一个荧光蛋白yfp和cfp,确认其不改变色氨酸操纵子的序列和功能、细菌生长,为后续改变trpR的位置、继续传代和观测色氨酸的调控系统在演化过程的动态变化奠定基础。