论文部分内容阅读
淀粉合（成）酶是决定淀粉结构与功能的关键酶之一。本研究以禾本科植物和豆科植物等为材料，研究了淀粉合（成）酶基因家族的组成、进化和新成员搜寻，进而探讨植物淀粉合（成）酶基因家族及其功能进化，主要结果如下：
1、高粱和小麦的GBSS、SSⅡ和SSⅢ基因倍增之后在基因组中保留下来，而SSⅣ基因在高粱、玉米和小麦基因组中只有一个拷贝。基于水稻、玉米、高粱的共线性分析表明SSⅣa基因在高粱和玉米中丢失。高粱和小麦中SS倍增后在表达模式上发生分歧，高梁的SbGBSSⅠ，SbSSⅢa和SbSSⅡa主要在胚乳中表达，sbGBSSⅡ，SbSSⅡb和SbSSⅢb主要在叶片中表达，小麦的TaSSⅡb和TaSSⅢb也主要在叶片中表达。
2、豆科植物绿豆、豇豆、大豆和百脉根等在豆科植物原始基因组倍增后GBSS和SS基因的两个拷贝在基因组中保留，并分别歧化成两种同工型GBSSIa和GBSSⅠb，SSⅡa和SSⅡb。但是大豆基因组中的SSⅡb基因在编码区两处发生无义突变。GBSSⅠa和SSⅡa基因在淀粉性种子豆科植物（绿豆和豇豆）中主要在子叶中表达，在叶片中低表达。但这两个基因在油脂性豆科植物（大豆和百脉根）中的叶片中高表达。GBSSⅠb和SSⅡb基因在这四种豆科植物的叶片中都高水平表达。在豆科植物和禾本科植物中，主要在库组织中表达的GBSS直系同源基因比主要在源组织表达的GBSS直系同源基因有更高的亲水性，同时在进化上具有更高的负选择压力。本研究说明淀粉性种子豆科植物与禾本科植物的GBSSⅠ和SSⅡ基因倍增后在进化压力，氨基酸序列和表达分歧上有趋同进化的现象。
3、在高等植物基因组数据库中经过氨基酸同源性比较分析发现了两个新的淀粉合（成）酶基因的类似基因SSⅤ和SSⅥ。氨基酸同源性比较分析表明SSⅤ和SSⅥ与SSⅢ和SSⅣ的同源性高于GBSS、SSⅠ和SSⅡ。SSV与植物的SS分歧很大，在进化树上在SSIV内形成一个分支，而SSⅥ与绿藻类的一个SSⅣ基因类型组成一个新分支。