《特異回響冷脅迫的DREB1/CBF基因亞家族在陸生植物中的演化》是依託陝西師範大學，由康菊清擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：特異回響冷脅迫的DREB1/CBF基因亞家族在陸生植物中的演化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：康菊清
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植物對冷脅迫的耐受制約著植物物種的分布格局和農作物產量，其在低溫下生理生化的變化與機理是植物生物學長期受重視的研究領域之一。綠色植物登入發生在較為溫暖的氣候環境下，此後地球經歷多次冰期-間冰期交替的氣候變遷，植物在演化過程中不斷適應這些變化並逐步分化、擴散。DREB1/CBF基因亞家族是植物特有的AP2/ERF轉錄因子家族的重要分支，擬南芥中這一基因亞家族特異回響冷脅迫，並在冷脅迫回響過程中起著承上啟下的核心調控位置。人們對該基因亞家族在陸生植物中的系統發育及起源分化並不了解。申請人在現生陸生植物的各個類群中均找到了潛在的DREB1/CBF基因序列，擬採用多種生物學方法，從基因序列、系統發育、選擇壓力，蛋白質功能以及在模式植物冷脅迫回響中的作用等多個方面對DREB1/CBF在陸生植物中的序列和功能分化進行深入研究，重構該基因亞家族在陸生植物中的演化歷史，推測其在適應環境冷脅迫過程中的作用。
結題摘要
DREB1/CBF基因亞家族是植物特有的AP2/ERF轉錄因子家族的重要分支，擬南芥中這一基因亞家族特異回響冷脅迫，並在冷脅迫回響過程中起著承上啟下的核心調控位置。然而，人們對該基因亞家族在陸生植物中的起源與分化卻並不了解。 我們在已經完成了全基因組測序的43種陸生植物中，進行了系統的序列查找和篩選，共得到了873條DREB基因亞家族序列，結合3條水生藻類的外類群序列，構建了基因亞家族的系統發育樹；綜合分析顯示，DREB亞家族可以進一步分為六個組，其中的四個組（I~IV）的分化最早出現在現存陸生植物的共同祖先中；而第Ⅵ組（包含專一回響冷脅迫的CBFs/ DREB1）的序列在DREB亞家族中是最後演化出來的類型，在蘚類、石松類、裸子植物中均找不到對應序列，但是在基部被子植物無油樟和單子葉植物中已經存在，暗示了DREB1/CBFl類基因最早出現在現存被子植物的共同祖先中。 在AP2結構域上的標誌性胺基酸和蛋白質全長上的保守元件分析結果顯示，DREB亞家族的六個組均具有自己的特徵胺基酸位點和特異的保守元件，而且越晚演化產生的蛋白質序列中，序列的特徵元件就越多，這很可能代表了更加特化的生物學功能。 對第VI組（包含DREB1/CBF 類基因）的基因成員在8種代表植物中編碼的蛋白質的轉錄激活活性進行定性和定量檢測的結果顯示，具有強的轉錄激活活性的序列並不聚成單系，但是與第IV和第V組相比，他們更傾向於集中在第VI組（包含DREB1/CBF）中，由此推測，DREB基因亞家族從第V組到第VI組的演化過程中，也就是在形成DREB1/CBF 類轉錄因子的過程中，其編碼的蛋白質的轉錄激活活性有明顯的增強趨勢。 而對於DREB1/CBF 類轉錄因子起源之後，在局部植物類群中的基因拷貝數目的擴張和功能分化，生物信息學分析顯示，至少在十字花科Cruciferae (Brassicaceae)中，這個過程很有可能收到了正選擇作用的驅動。
