SET基因家族的分子进化机制和基于RNA-Seq技术的拟南芥花转录组学研究

SET基因家族的分子进化机制和基于RNA-Seq技术的拟南芥花转录组学研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-12-06 分类:期刊论文 喜欢:1751
师大云端图书馆

【摘要】基因重复是产生新基因的主要方式,为物种进化提供基本的遗传物质。特别是,基因组重复可以产生大量的重复基因。所有的被子植物中都发生过基因组重复,例如模式植物拟南芥从种子植物起源至今至少发生过5次基因组重复。基因组重复对真核生物进化影响重大,对一些类群的新性状的获得有着重要的贡献。通过研究一些关键基因家族的进化和表达,将有助于理解生物进化过程中一些关键性状的进化。虽然动植物的发育过程非常不同,但是二者在表观遗传调控机制方面却相对保守,如组蛋白的修饰。其中重要的组蛋白修饰之一是赖氨酸甲基化,其通过影响染色质的结构调节基因的表达,从而影响生长发育和生理生化等过程。SET蛋白是主要的赖氨酸甲基转移酶,包含一个保守的SET结构域,具有甲基转移酶活性。为了深入了解组蛋白甲基化系统的演化,本研究利用比较基因组学和系统发生学手段,分析了动植物中的SET结构域基因的进化历史。根据人和拟南芥中的SET结构域基因系统发生树,SET结构域基因家族可分成7个亚家族(Suv、Ash、Trx、E(z)、SMYD、SETD和PRDM)。Suv、Ash、Trx和E(z)在动植物中高度保守,先前研究已报道。SMYD和SETD分化显著,在系统树上的支持度很低,但分别含有保守的结构域模式。不同亚家族中的蛋白具有不同的结构域模式,每个亚家族具有相对保守的结构域模式。在Suv、Ash和Trx中,一些SET结构域蛋白随着物种分化,结构域组成发生了丢失或获得,表明SET结构域蛋白与其它蛋白相互作用关系在进化过程中发生分化。通过系统发生树,SET结构域基因在动植物中被分成31和33个直系同源群,其中大部分分别包含无脊椎动物成员或绿藻,表明其可能起源于动物或绿色植物早期,并且功能保守。Suv、Ash、Trx和E(z)亚家族分别在脊椎动物中和陆生植物中包含很多重复基因对,暗示这些保守亚家族发生了分化。这4个亚家族在脊椎动物和无脊椎动物分化后,在脊椎动物中发生了扩张;陆生植物与绿藻分化后,在陆生植物中发生扩张。根据基因组共线性证据,显示脊椎动物和被子植物中的扩张是由于基因组重复导致的。已有研究表明拟南芥中一对SET结构域重复基因,MEA与SWN发生了快速进化或正选择,通过分析拟南芥中其它SET结构域重复基因,发现ASHH3与ASHH4具有类似于MEA与SWN的现象,共线性证据显示其是在十字花科的基因组重复中保留下来的。进一步使用PAML和Branch-siteREL分支模型分析显示ASHH3/ASHH4重复之后,ASHH4发生快速进化或正选择,由此可能产生了新功能;而ASHH3则受到强烈的负选择,可能维持祖先的功能。综上所述,SET结构域基因家族的进化历史显示基因组重复或者其它机制对表观遗传的复杂性有着极大的贡献,加深了对表观遗传的认识。转录调控在花发育中具有重要作用,而过去花发育期间的转录组分析主要采用芯片分析,未能包含所有基因。使用RNA-Seq技术对拟南芥花的转录组进行了检测,样本包括aplcal突变体的生殖分生组织,花的1-9期,花的第12期。这三个样本中检测到了24542个表达的基因,其中有8000多个基因为常用的Affymetrix芯片上没有的。这些基因中,大部分表达量较低,且与环境和应激密切相关,其中一些属于转录因子家族,如NAC、bHLH、AP2和MYB等。与其它组织比较,发现大量基因倾向于在花发育过程中表达较高,这些基因中富集着与ATP酶、染色质修饰和RNA合成相关基因家族,如AAA、WD40、SET、Helicase_C和DEAD等基因家族。此外,通过对不同转录组样本的比较,发现未知功能的(DUF)基因家族的表达具有时空特异性,比如DUF577在减数分裂细胞中特异表达,而DUF1216在花发育的1-9期特异表达。
【作者】张亮生;
【导师】马红;
【作者基本信息】复旦大学,遗传学,2012,博士
【关键词】分子进化;基因家族;基因组重复;表观遗传;赖氨酸甲基化酶;SET结构域基因家族;转录组;RNA-Seq;花发育;减数分裂;

【参考文献】
[1]马庆敏.碱金属原子间相互作用势及其应用[D].河北师范大学,凝聚态物理,2004,硕士.
[2]盖永杰.边缘化学修饰锯齿型石墨烯纳米带的电子结构[J].长春大学学报,2011,12:70-72.
[3]方超.医用核素标准测量装置测量方法研究[D].成都理工大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[4]付爱明.云南煤炭供需市场分析及产业发展对策研究[D].云南财经大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[5]孔德同.钢管混凝土拱桥的稳定性及地震响应分析[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[6]刘静.白色链霉菌XM211中slnTI、slnTII和slnM基因的功能研究[D].安徽大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[7]毕卫红,陈泽贵,王海宝.一种低成本解调系统的双光栅电压传感器[J].电力系统自动化,2008,24:70-73.
[8]李纯纯.旋转天线类目标THz-SAR成像技术研究[D].国防科学技术大学,信息与通信工程,2012,硕士.
[9]潘贤权.新手—熟手—专家型教师主观幸福感与教学动机的研究[D].福建师范大学,发展与教育心理学,2004,硕士.
[10]王玉凤.呼和浩特市新建民办幼儿园园本培训个案研究[D].内蒙古师范大学,教育(专业学位),2013,硕士.
[11]史晓杰.小型不锈钢填料吸附石油污水中乳化油份的研究[D].兰州大学,化学工艺,2013,硕士.
[12]胡正平,宋淑芬.基于类别相关近邻子空间的最大似然稀疏表示鲁棒图像识别算法[J].自动化学报,2012,09:1420-1427.
[13]石沫,杨新新,周明明,吴亮,柯娃,李厚训,戴贵平.石墨烯的制备及其在铅酸电池中的应用[J].蓄电池,2015,03:142-145.
[14]清华大学深圳研究生院深圳市石墨烯重点实验室吕伟天津大学化工学院杨全红.全球涌动石墨烯热[N].人民日报,2015-02-26023.
[15]刘思雨.翻译规范理论视角下的商业广告汉英翻译研究[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[16]肖奇峰.面向应急指挥的多Agent协同系统研究[D].广东工业大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[17]王丽华.碳排放强度及其影响因素动态分析[D].新疆大学,政治经济学,2013,硕士.
[18]张孟秋.库切小说《内陆深处》研究[D].江苏师范大学,比较文学与世界文学,2013,硕士.
[19]温春宇.乳化纳米铁降解硝基苯污染地下水的研究[D].吉林大学,环境工程,2014,硕士.
[20]张霜霜.“再见少城”—成都“少城”片区城市空间及其变迁研究[D].西南交通大学,建筑设计及其理论,2014,硕士.
[21]史忠媛.当代日本青少年道德教育体系研究[D].吉林大学,思想政治教育,2004,硕士.
[22]余振平.磁性复合微纳米梁的动力学特性研究[D].内蒙古师范大学,理论物理,2012,硕士.
[23]游观宇.单亲家庭对未成年人犯罪的影响研究[D].湖南师范大学,人口学,2014,硕士.
[24]李国良.数据挖掘中的关联规则和序列模式[D].电子科技大学,2004.
[25]李翔.案例视野下寿险核保期间风险分配法律问题研究[D].上海大学,法律,2014,硕士.
[26]朱庭枢.北魏建筑特征研究[D].西安建筑科技大学,建筑历史与理论,2013,硕士.
[27]白秀玲,崔林,王向阳.一种基于关联规则挖掘的粗糙集约简算法[J].计算机工程与应用,2003,10:185-186+190.
[28]宋磊.作业成本法应用模块设计及数学模型的构建[D].沈阳工业大学,会计学,2004,硕士.
[29]王毅,秦连杰,刘董,李钦雨,杨智蕊.Ag掺杂TiO_2纳米薄膜光催化活性研究进展[J].硅酸盐通报,2012,06:1482-1485.
[30]葛昊,田辉,李明霞,郝婷婷,宋赢,祁辅媛,范钦臻,宋溪明.反应条件对水合肼还原氧化石墨烯表面官能团还原效率的影响[J].辽宁大学学报(自然科学版),2014,03:243-250.
[31]周晓松.中学物理创新教育模式研究[D].华东师范大学,教育,2003,硕士.
[32]邵美麟.《韩国和东北亚地区的萨满世界》(第一章)翻译报告[D].四川外国语大学,翻译(专业学位),2013,硕士.
[33]蔡麒麟.农村居民电视广告接触对其消费观念的影响研究[D].安徽大学,传播学,2013,硕士.
[34]井长海.《左传》与口头传统[D].山东大学,民间文学,2013,硕士.
[35]吴培文.区域金融发展的集聚效应与辐射效应研究[D].北京交通大学,2014.
[36]张洋.带有电磁加热装置的四流中间包流场数值模拟研究[D].苏州大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[37]黄君玲.当代中国文化转型背景下大学生人格教育研究[D].华东交通大学,思想政治教育,2013,硕士.
[38]邹涛.智能网络入侵检测系统关键技术研究[D].国防科学技术大学,2004.
[39]李滢.新疆寨布查尔锡伯自治县锡伯族民歌的研究[D].东北师范大学,音乐学,2012,硕士.
[40]李宁,张乃尧.典型模糊控制器的解析表达式及其系统化设计方法[J].控制与决策,2000,01:79-82.
[41]王东升.吉林分公司燃气SCADA系统的设计与研究[D].东北石油大学,电气与通信工程(专业学位),2013,硕士.
[42]李青春,常国威,陈淑英,岳旭东.”材料热力学”课程教学改革探索和实践[J].中国电力教育,2014,02:143-144.
[43]陈晶.创新型组织理念对知识型员工创新意愿的影响[D].浙江工业大学,2013.
[44]黄博贤.论对实质法律推理的规制[D].中国政法大学,法学理论,2013,硕士.
[45]马静.绿色生态住宅需求研究[D].宁夏大学,人文地理,2014,硕士.
[46]巴桑次仁.略谈改革开放以来的汉藏翻译发展史[D].西藏大学,藏语言文学,2014,硕士.
[47]王秋菲.上市公司会计监管效果实证研究[D].沈阳工业大学,会计学,2004,硕士.
[48]孙卫东.基于业务流程再造的铁路货检作业研究[D].西南交通大学,工业工程,2013,硕士.
[49]林枫.我国省际区域创新效率比较及提升策略研究[D].苏州大学,产业经济学,2014,硕士.
[50]刘升明.广州公共交通发展对策研究[D].兰州大学,公共管理(专业学位),2013,硕士.

相关推荐
更多