WOX基因家族在植物中的进化分析(2)

菜单

植物发育所经历的过程当中包括细胞分裂、扩大所引起的个体体积的增加、细胞及组织的分化和成熟。植物的细胞分裂主要发生在胚胎和生长植物中的分生组织，分生组织具有多种不同的类型，在经过生长和分化的过程后它们各自构成独特的组织和器官，使得器官得以继续的生长。WOX基因则在植物生长发育过程中参与了其中许多的过程，WOX转录因子家族和不同激素的响应机制影响着植物的生长发育，例如脱落酸，它的作用是抑制RNA和蛋白质的合成，并抑制茎和芽的生长，所以它是一种生长抑制剂，通常是在衰老的器官或组织中。WOX基因家族在植物中不断地发展进化，其探索之路还很漫长。

水稻作为草本稻属的一种，同时也是稻属中最主要和最悠长的一种粮食，在生物学中又被称为亚洲型栽培稻，简单的说也可以把稻分成两个亚种，一种叫籼稻，另一种叫粳稻。水稻属于禾本科植物，单子叶，有24条染色体，性喜温湿，是单子叶植物功能基因组学研究的模式生物。对拟南芥分子机理的研究取得了一定的成果，而在水稻中的进化和功能还不明确。本文采用生物信息学法对水稻基因组中的类WOX基因进行了系统鉴定，通过基因复制事件和系统发育分析研究了其进化历史与机制，采用MEGA5 软件连接法对其在不同组织器官中的表达模式进行了分析。从这些成果之中我们获得了水稻WOX家族的重要依据，为今后对其进行进一步功能研究奠定了基础。

2 材料与方法

2.1 植物WOX超家族转录因子的鉴定

为了了解植物WOX超家族转录因子的功能，我们从植物TFDB数据库中我们下载了相关物种的WOX转录因子超家族序列(http://planttfdb.cbi.edu.cn/) [7]。这些WOX家族序列包含拟南芥基因组序列（Arabidopsis）(http://brassicadb.org/ brad/index.php)；水稻基因组序列 (http://rice.plantbiology.msu.edu/, release 5.0)；短柄草（Brochypodium distachyon）基因组序列 (http://www.brachypodium.org/)；高粱（Sorghum bicolor）基因组序列 (http://www.plantgdb.org/SbGDB/)。在得到相关物种的WOX基因家族序列之后，我们的首要工作便是对于这些WOX超家族基因进行结构域鉴定。首先，这些蛋白的结构域都通过Pfam程序(http://pfam.sanger. ac.uk/) [8]进行分析，若存在WOX结构域，则认为该候选蛋白属于WOX蛋白家族，若未能检测出WOX结构域，则认为其不属于该家族。随后，作为最终的序列质量刷选标准，我们将这些WOX超家族转录因子的保守结构域采用SMART 数据库进行进一步的分析(http://smart.embl-heidelberg.de/) [9]。此外，针对水稻WOX基因家族，我们从RGAP中下载每一条记录的基因序列、蛋白质序列、CDS序列、获得每一条记录的外显子数、蛋白质氨基酸数，并且从KOME（http://cdna01.dna.affrc.go.jp/cDNA/）网站中获取其mRNA获取号，从ExPASy数据库（http://www.expasy.org/）中获取其蛋白质等电点。

2.2 蛋白序列的比对和水稻WOX蛋白系统发生的进化树构建

水稻WOX全长蛋白的多序列比对通过ClustalW程序进行分析[9]。WOX蛋白家族特定保守区域氨基酸的保守性我们通过WebLogo程序进行分析[10]；系统发生树的构建和分析主要通过Mega5软件进行(http://www.megasoftware.net/) [11]。在这个过程当中我们主要挑选的是WOX蛋白的保守区域，我们采用邻接法（Neighbor-Joining Method,NJ），通过邻接法对这段保守区域进行了进化树的构建，调整Bootstrap为1000次重复。