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丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhiza, AM)是一种广泛存在于陆地植物根部与球囊菌门真菌之间的共生形式,能够增强植物对矿质营养元素(主要是磷,氮)和水分的吸收、促进植物的生长。参与AM共生信号转导的一系列基因被称为共生基因,其中POLLUX/DM11和CASTOR是一对旁系同源基因,在序列上具有高度相似性,它们能够编码阳离子通道蛋白,调节细胞核内外的离子流,对共生信号的传导至关重要。过去对CASTOR和POLLUX/DM11的研究主要是在豆科模式植物中进行功能实验,很少有从分子进化的角度对这两个基因的演化模式进行深入研究。本文从已全基因组测序的35个陆地植物和5个绿藻植物基因组中通过检索得到了37个POLLUX/DM11同源基因、33个CASTOR同源基因以及6个早期植物中尚无法明确区分类型的P/C-Like序列,对其进行了细致的基因重注释工作与演化分析,首次明确指出POLLUX/DM11和CASTOR基因是在苔藓植物之后分化,并在维管植物中形成独立的两个类群。总体上,POLLUX/DM11基因在陆地植物中保守性更高,CASTOR基因出现假基因化的情况较多,特别是在5个十字花科植物基因组中,CASTOR基因已完全丢失。为进一步了解POLLUX/DM11、CASTOR基因在十字花科内的演化和丢失机制,本研究通过RT-PCR、TA克隆从十字花科的23个物种中获得了33个POLLUX/DM1基因拷贝(9个物种存在多拷贝),其中18条CDS序列出现假基因化现象。针对所得序列的比对分析得到了9个不同类型的插入／缺失位点,其中7种插入/缺失都出现在相邻外显子—内含子交界区域,6种类型会使序列中提前出现终止密码子。这些证据表明,十字花科植物中POLLUX/DM11基因正处于演变、丢失的进化过程当中,并且这一过程很可能与mRNA前体的选择性剪切有关。本研究还通过醋酸墨水染色法对8个野生状态下的十字花科植物根部染色鉴定,证实采集的野生十字花科植物根部的确缺失AM菌根结构。