玉米全基因组谷胱苷肽转移酶基因的研究

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谷胱苷肽转移酶(GST)是植物生长发育过程中必不可缺的一类多功能酶,调节植物的初级代谢和次级代谢并参与调控植物的逆境胁迫和细胞信号转导的过程。近几年,对植物谷胱苷肽转移酶的研究已成为植物遗传学和分子生物学所关注的热点问题。全面的分析GST型基因,对GST-因的分子进化和克隆的研究具有重要的指导意义。   本研究运用生物信息学的方法对玉米全基因组的GST因进行分类、染色体定位、结构特点分析,同时也将玉米GST因与水稻的GST因进行比较进化研究。获得主要结果如下:   1.从玉米B73基因组中找到37个谷胱苷肽转移酶基因,根据进化树分析,将这37个基因分为U,F和T三个亚族,其中每个亚族成员的数目分别为27,7,和3个GST基因。参考水稻GST基因的命名方式以及在进化中亚族间的亲源关系,将三个亚族分别命名为ZmGST U1-27,ZmGST F1-7和ZmGST T1-3。   2.基因定位研究发现37个GST基因分布在10条玉米染色体中,其分布表现为不均衡的特点,在3号染色体中,GST基因分布数量最多,一共有8个GST基因定位在上面。在染色体定位图中出现了5个较为明显的基因簇。   3.对37个玉米GST基因的保守基序分析显示其结构特点较为复杂,长短不一,包含19种不同的保守基序。Motif1基序出现在所有的GST基因中,Motif5和Motif6存在于绝大多数的基因中,Motif2-4和Motif7-15都至少出现在5个基因中,但没有某个基序出现在特定的GST基因中,显示了组成该类基因的基序的保守性较高,对GST基因的功能可能发挥着重要的作用。   4.在玉米GST基因构建的进化树中,37个玉米GST基因被分为三个亚族,进化关系零散,U亚族分布在三个分支中,被F、Z亚族隔断;同时F亚族分布在两个分支中,被U、Z亚族所隔断;Z亚族与GSTU25分布在一个分支。F、Z亚族均与U亚族中的一部分基因排列紧凑,进化关系亲近,但F、U内部某些基因之间关系较远。在两个物种的比较进化树中,水稻.水稻之间的亲缘关系姊妹对共有16对,例如:OsGST19和OsGST22;玉米.玉米之间的亲缘关系姊妹对共有9对,例如:ZmGST16和ZmOsGST17;而水稻-玉米配对的亲缘关系姊妹对仅有8对,例如:ZmGSTF7和OsGSTF3,可见这两个物种的GST基因在结构上有较大的差异性,在进化关系的亲源性也相差较大。
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