《MYB基因家族在大豆人工選擇過程中的分子進化機制》是依託山東師範大學，由馮獻忠擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：MYB基因家族在大豆人工選擇過程中的分子進化機制
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：馮獻忠
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國是栽培大豆的起源中心，有著悠久的栽培歷史和豐富的基因資源。栽培大豆是野生大豆長期定向培育選擇的結果，兩者全基因組測序計畫的完成，使大豆成為在全基因組水平上研究人工選擇分子機理的良好實驗系統。MYB基因家族是植物中最大的一類轉錄調控因子，在代謝、發育和抗逆性等方面起著重要的作用。本項目將對大豆中514個MYB基因進行全基因組分析，研究大豆特有的MYB基因以及栽培大豆和野生大豆中基因結構發生變異的MYB基因在大豆人工選擇中功能演化的過程，闡明MYB基因相關的基因調控網路在大豆人工選擇中的變化規律。本項目的開展可以揭示大豆人工馴化過程中MYB基因的進化途徑，明晰MYB轉錄因子在決定大豆物種特性中的作用，了解多基因在大豆人工馴化中的協同進化關係。項目的實施將為掌握轉錄調控因子在人工選擇下適應栽培環境的分子進化機制和發掘大豆的重要馴化基因奠定基礎。
結題摘要
本項目通過對大豆MYB 基因的全基因組分析，研究了MYB基因在大豆人工選擇過程中功能演化的規律，揭示了MYB 基因在大豆人工馴化過程中的進化途徑和在決定大豆物種特性中的作用，為了解轉錄調控因子在人工選擇下適應栽培環境的分子進化機制和發掘大豆的重要馴化基因奠定了基礎。利用MYB基因家族R2/R3結構域保守蛋白質序列，篩選了十字花科（擬南芥）與豆科（大豆，菜豆，蒺藜苜蓿及百脈根）MYB基因家族成員,分別在擬南芥、大豆、菜豆、蒺藜苜蓿和百脈根中鑑定到192、 463、 263、 155和 183個MYB基因。通過對這些基因在染色體上的分布比較分析發現，MYB基因在不同物種間及其同一物種不同染色體及同一條染色體上均呈不均勻分布，MYB基因家族成員的直系同源基因在不同物種間存在廣泛的差異但在物種內部差異較小；通過MYB保守結構域的比較，發現一種新的MYB基因的特徵結構域（W-W-X）；同時發現存在一類新的R2R3-MYB結構，提示MYB基因進化存在新的機制。物種間系統發育比較證實，在38個進化枝中存在5個物種的MYB基因，而在58個進化枝上存在豆科4個物種的MYB基因，每個物種均占據特有的進化枝（其中大豆9個）；在物種特有進化枝上分布著物種特有MYB基因（其中大豆有13個基因）。對於38個共同存在5個物種MYB基因的進化枝選擇分析證實，其中6組存在正向選擇，而其他的均為純化選擇。通過比較擬南芥和大豆R2R3-MYB基因表達譜發現，擬南芥MYB基因在大豆中直系同源基因的表達譜呈現三種不同的表達模式變化。通過對31野生大豆及栽培型大豆MYB基因的選擇分析發現，7個基因與兩者的分化明顯相關，其Fst值高於0.9。對7個與分化相關和13個大豆特有MYB基因在野生大豆與栽培大豆之間的多態性分析發現，其中12個MYB基因在野生大豆中的變異要高於栽培大豆中的變異，提示在人工馴化過程中，這些MYB基因受到較強的人工選擇。研究了大豆MYB基因在由TCP-MYB所調控兩側對稱花型發育的分子調控網路中的功能。通過進化分析比較，不僅大豆中的TCP基因和MYB基因具有不同的進化途徑，而且與兩側對稱花型發育的MYB基因（GmRAD與GmDIV）也經歷了不同的進化歷程，提示MYB基因在大豆花型發育的調控中產生了更為精細的模式。
