柑橘黃龍病菌基因組中的基因倍增與進(jìn)化.pdf

1、柑橘黃龍病是柑橘生產(chǎn)上的一種毀滅性病害。最近，其病原物柑橘黃龍病菌亞洲種(Candidatus Liberibacter asiaticus，“Ca.L.asiaticus”)基因組測(cè)序的完成為解決其基因組的分子進(jìn)化等重要問(wèn)題創(chuàng)造了機(jī)會(huì)?；虮对鍪腔蚝突蚪M進(jìn)化的主要途徑和最初的驅(qū)動(dòng)力，為新基因的產(chǎn)生提供了豐富的原料。本論文即對(duì)柑橘黃龍病菌亞洲種基因組內(nèi)的倍增基因現(xiàn)象進(jìn)行了研究，鑒定了倍增的基因并對(duì)其進(jìn)化特征進(jìn)行了研究。
　　

2、 “Ca.L.asiaticus”基因組中共獲得1109個(gè)編碼蛋白基因。通過(guò)整體比對(duì)，得到208個(gè)倍增基因，涵蓋了“Ca.L.asiaticus”全部蛋白的18.8％。其中基因組上新近發(fā)生的倍增基因結(jié)構(gòu)分布有分散式，串聯(lián)式，片段式及混合式，部分倍增基因是由非等價(jià)交換產(chǎn)生。對(duì)新進(jìn)倍增樣本相似性比對(duì)和表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn)，基因倍增后基因功能有三種可能的結(jié)果：亞功能化，保持原有功能，和新功能化。借助COG、Pfam和GO等數(shù)據(jù)庫(kù)的功能注釋對(duì)倍增基

3、因的功能進(jìn)行描述及歸類(lèi)，結(jié)果顯示“Ca.L。asiaticus”基因組上倍增基因的功能與新陳代謝，信息的儲(chǔ)存和加工，及細(xì)胞過(guò)程有關(guān)。基因的同義與非同義替換分析發(fā)現(xiàn)“Ca.L.asiaticus”基因組上的倍增基因大都經(jīng)歷了凈化選擇壓力。
　　 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是“Ca.L.asiaticus”基因組上最大的基因家族之一。該病菌基因組中含17個(gè)具有典型的ABC功能域的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成員。根據(jù)ABC功能域的數(shù)目和結(jié)構(gòu)，這些ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋

4、白可分為三類(lèi)。第一類(lèi)含11個(gè)基因，肽鏈僅含1個(gè)ABC功能域。第二類(lèi)含4個(gè)基因，肽鏈含1個(gè)ABC功能域和一個(gè)TM功能域。第三類(lèi)含2個(gè)基因，肽鏈含2個(gè)ABC功能域。所有這些ABC功能域均含6個(gè)主要的基序，不同的ABC基因基序的種類(lèi)、數(shù)目、位置和氨基酸組成上均具有很高的保守性。由系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以看出樹(shù)的分支和根據(jù)ABC功能域結(jié)構(gòu)的分類(lèi)存在相關(guān)性，但第三類(lèi)ABC基因的N端ABC功能域與第一類(lèi)ABC基因的ABC功能域位于同一個(gè)大的進(jìn)化分支

5、上。使用MEGA軟件Nei和Gojobori的方法對(duì)選擇壓力進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，ABC功能域的進(jìn)化過(guò)程主要受到了凈化選擇壓力。
　　 “Ca.L.asiaticus”的倍增基因數(shù)目比其他已分析過(guò)的大部分細(xì)菌略少，猜測(cè)這可能是由于柑橘黃龍病病菌為寄主內(nèi)生活細(xì)菌，而不是在自由環(huán)境中生存的病菌的緣故。分析發(fā)現(xiàn)基因倍增后主要保持了其原有的基因功能，這些功能主要是滿足了細(xì)菌生物體生存需求。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)上的三類(lèi)基因可能分別參與物質(zhì)的輸入和輸