胡楊Vps37基因家族進化分析及功能分化.pdf

1、基因家族為生物進化提供了最基本的遺傳物質基礎，基因家族不同拷貝的功能分化，是生物適應性進化的主要驅動力之一。Vps37是真核生物中特有的ESCRT復合物（胞內轉運分選復合體）的重要組成蛋白，不僅參與了植物重要的生長發(fā)育過程，在植物鹽脅迫等抗逆過程中起重要的作用。胡楊是重要的荒漠樹種，具有很強的耐鹽、耐旱、抗風沙等能力，是研究樹木抗逆機理的主要模式樹種之一。本研究中，通過系統(tǒng)發(fā)育分析方法研究胡楊Vps37基因家族的進化，以及通過植物轉基因

2、方法檢測不同拷貝間可能存在的功能分化，得到如下結果：
　　1）根據功能domain區(qū)與基序motif的分布及分子克隆技術的驗證，證實胡楊Vps37基因家族有兩個拷貝：PeVps37-1與PeVps37-2。氨基酸序列分析表明，胡楊兩個基因均有一個Vps37基因家族特有的保守的Mod-r domain。進化分析發(fā)現，PeVps37-2具有較快的進化速率，受到了強烈正選擇（dN/dS>1），表明兩個旁系同源基因間很可能發(fā)生了功能分化，

3、胡楊PeVps37-2可能經歷了潛在的適應性進化，這很可能對胡楊響應脅迫環(huán)境起關鍵作用。
　　2）胡楊PeVps37-1與PeVps37-2在鹽脅迫下，其表達模式發(fā)生了顯著的分化。PeVps37-1與PeVps37-2主要在根、木質部、韌皮部中表達，在葉片中表達量較少，PeVps37-2在根、木質部中的表達量明顯高于 PeVps37-1。然而，當不同NaCl脅迫后，葉片組織中，PeVps37-1與PeVps37-2的表達量均顯著升

4、高；但在其他組織中卻無明顯的變化。亞細胞定位發(fā)現PeVps37-1與PeVps37-2均定位在細胞膜與細胞間質中。推測Vps37亞基協(xié)助ESCRT-Ⅰ復合物結合于質膜上，進而招募下游ESCRT-Ⅱ復合體，共同誘導內體膜生成初始芽體，進而在細胞間質中完成ESCRT復合體系統(tǒng)進行多囊泡體MVBs途徑的功能。
　　3）PeVps37-2轉基因擬南芥在 NaCl脅迫下長勢和萌發(fā)率均優(yōu)于 Col-0與PeVps37-1轉基因擬南芥，且在擬南

5、芥致死濃度即200mMNaCl脅迫下仍然萌發(fā)率超過75％。在NaCl脅迫下觀察根長發(fā)現PeVps37-2轉基因擬南芥根長明顯長于Col-0和PeVps37-1轉基因擬南芥。說明超表達PeVps37-2提高了擬南芥抗鹽能力。
　　4）為了進一步研究 PeVps37的生物學功能，PeVps37-1遺傳轉化入木本植物毛白楊中用潰瘍病致病菌侵染高表達轉基因毛白楊葉片，4～7天后可觀察到毛白楊葉片接種菌斑的部位感病情況。發(fā)現轉基因毛白楊葉片