TCP转录因子和真核RdRP基因家族的分子进化学研究

摘要

生物信息学被广泛应用于生物学研究的各方各面。本研究利用生物信息学的方法，在分子进化学研究方面开展了一些工作。包括TCP转录因子基因家族、真核RdRP基因家族的分子进化研究。 TCP转录因子被认为在植物发育调控中起着重要的作用。在植物中，TCP转录因子组成一个植物特有的基因家族。为了研究两种重要的模式植物拟南芥和水稻中的TCP转录因子基因家族之间的进化关系，通过搜索拟南芥和水稻基因组数据库，我们分别得到23个拟南芥和22个水稻TCP基因家族成员。系统发生分析表明，TCP基因家族可以根据支持度分为三个亚家族。对TCP蛋白中TCP结构域的氨基酸组成和属性的分析表明，不同属性的保守氨基酸构成TCP结构域，形成一个非典型的bHLH结构。这些保守氨基酸可能构成了TCP蛋白的功能基础。进一步的基序分析表明，除了TCP结构域之外，各类TCP基因中还具有特异的保守基序。TCP基因的基因组分布模式表明，全基因组范围的基因复制和染色体前后的基因的复制都是TCP基因家族形成的原因。拟南芥和水稻中TCP基因家族成员的表达模式的异同预示着它们在植物调控中的不同功能和相互之间的关系。 真核RdRP在不同的RNA沉默途径中起着重要的作用，包括发育调节、基因组完整性的保持、对外来核苷酸的防护等。我们通过检索真核生物基因组数据库得到了从原生生物、植物、动物和真菌各真核生物中的RdRP基因。但是不同于RdRP在植物和真菌中的广泛分布，RdRP在一些动物物种中却是缺乏的。为了了解不同来源的RdRP基因是否具有同一共同祖先，我们进行了系统进化分析。结果表明，植物、真菌、动物中的RdRP基因均可以分为两个亚家族，共四类。在不同RNA沉默相关机制中起功能的RdRP分别处于不同的类中。分类中特异的基序模式进一步证实了RdRP基因之间的进化关系。我们构建了一个进化模型来显示RdRP基因在真核生物进化过程中的演化过程。两个RdRP基因拷贝存在于真核的共同祖先中。

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第一章 生物信息学绪论

1.1生物信息学概述

1.2生物信息学数据库介绍

1.2.1基因和基因组数据库

1.2.2蛋白质数据库

1.2.3水稻和拟南芥专项数据库

1.3生物信息学工具介绍

1.3.1综合工具包

1.3.2两两序列比对工具

1.3.3多序列联配工具

1.3.4系统发育分析方法和工具

1.3.5常用结构域预测工具

1.4比较基因组和分子进化研究

第二章：拟南芥和水稻TCP基因家族比较基因组学和表达模式分析

2.1前言

2.1.1植物中的生物信息学研究

2.1.2TCP基因家族研究现状

2.2研究方法

2.2.1在拟南芥和水稻数据库中搜索TCP蛋白序列

2.2.2多序列联配

2.2.3构建系统进化树

2.2.4拟南芥和水稻TCP基因在拟南芥和水稻染色体上的定位

2.2.5基因表达模式分析材料和方法

2.3结果和讨论

2.3.1拟南芥和水稻中的TCP基因

2.3.2拟南芥和水稻中TCP基因家族成员的多序列联配和序列特征分析

2.3.3TCP基因的基因组分布

2.3.4拟南芥和水稻TCP基因的进化分析和比较基因组研究

2.3.5拟南芥和水稻中TCP基因家族成员的表达模式分析

2.4.小结

第三章：真核生物中RNA介导的RNA聚合酶的分子进化研究

3.1前言

3.2研究方法

3.3结果和讨论

3.3.1真核生物中可能的RdRP基因

3.3.2 RdRP基因的命名

3.3.3多序列联配和序列特征分析

3.3.4 RdRP基因家族的分子进化和功能分化分析

3.3.5真核生物RdRP基因家族进化历史的模型

3.4小结

参考文献

在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢