CCDD基因組野生稻花色苷合成途徑中關鍵結構基因的分子進化.pdf

1、花色苷屬黃酮類化合物，是植物中廣泛存在的安全無毒的水溶性天然色素，在植物的生長發(fā)育過程中起著重要作用。作為經典的次生代謝途徑，一直以來，花色苷生物合成途徑的進化模式倍受關注，許多在二倍體物種中展開的研究已經獲得了不少理論和實驗數據，但在多倍體中此類研究甚少。異源四倍體CCDD基因組野生稻物種屬于Oryza officinalis復合體，主要包括O.alta、O.grandiglumis和O.latifolia共3個物種，它們的地理位置重

2、疊、形態(tài)學特征相似、基因組同源等特性使同時探索花色苷合成代謝途徑在相近多倍體物種內的基本進化規(guī)律成為可能，同時基于整個代謝途徑的系統(tǒng)發(fā)育分析也有望進一步闡明3個物種長期以來頗有爭議的分類地位。本實驗通過大規(guī)模的克隆和測序，對CCDD基因組物種中花色苷合成途徑中6個關鍵結構基因的倍增情況、選擇規(guī)律、進化速率等開展了全面研究，并以此為基礎，從代謝途徑進化的角度探討了3個多倍體的物種發(fā)育關系。主要結果如下：
　　一、揭示了6個關鍵結構基

3、因在3個多倍體物種內多樣的進化方式。
　　研究發(fā)現，對于花色苷合成代謝途徑，多倍化并沒有導致整個代謝途徑的單純倍增，在所選的6個結構基因中，只有基因chs、f3h和ufgt在3個多倍體物種內同時保留了雙親基因組的拷貝類型，但基因chi、dfr和ans卻并沒有出現倍增，而是只保留了一個親本D基因組的拷貝序列。進化速率和進化選擇的分析發(fā)現，無論倍增與否，這6個基因仍然承受嚴格的純化選擇，具有較高的保守性。對于倍增基因而言，來自C基因組

4、的組分所受的純化約束力比D基因組的大，序列進化的速率也較D基因組的慢。對于整個代謝途徑，有關上游基因（早期合成基因chs、chi和f3h）和下游基因（晚期合成基因dfr、ans和ufgt）進化速率的比較則發(fā)現它們在多倍體與在二倍體中相同，大致呈現出相同的規(guī)律性，但數據差異顯示了多倍體的進化機制和進化動力的復雜性。
　　二、進一步明確了3個物種的系統(tǒng)發(fā)育關系。
　　基于整個代謝途徑的系統(tǒng)發(fā)育分析表明，在3個物種內O.alta和