十字花科NBS-LRR相關(guān)基因的同源比對分析

季磊，楊艷梅

（1.華北理工大學(xué)研究生學(xué)院；2.華北理工大學(xué)理學(xué)院，河北 唐山 063210）

1 材料與方法

本文涉及到的物種基因文件均為公共數(shù)據(jù)庫下載所得，抗病相關(guān)基因(NBS-LRR)基因序列為Brassica Database(http：//brassicadb.org/brad/Rgene.php)網(wǎng)站下載所得。

選用局部序列比對軟件(Blast+)對，以E-value小于1e-10，打分高于100，核苷酸序列一致比低于40%為標(biāo)準(zhǔn)篩選同源相關(guān)基因。

2 結(jié)果與分析

大多數(shù)植物抗病性（R）蛋白質(zhì)含有一系列富含亮氨酸的重復(fù)序列（LRR），核苷酸結(jié)合位點(diǎn)（NBS）和推定的氨基末端信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域。它們被稱為NBS-LRR蛋白。來自許多生物的多種蛋白質(zhì)的LRR用作蛋白質(zhì)相互作用平臺，并且作為蛋白質(zhì)活化的調(diào)節(jié)模塊。在遺傳上，植物R蛋白的LRR是響應(yīng)特異性的決定因素，它們的作用能以熟悉的過敏反應(yīng)（HR）的形式導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡[1-3]。目前在擬南芥中已被發(fā)現(xiàn)含有200余個(gè)編碼與核苷酸結(jié)合位點(diǎn)相似的蛋白質(zhì)和植物抗性蛋白的特征區(qū)域，NBS-LRR在植物中廣泛存在[4，5]。

研究以葡萄為外類群，擬南芥、琴葉擬南芥、蘿卜、甘藍(lán)、白菜、歐洲油菜-A、歐洲油菜-C等6個(gè)十字花科物種為對象，進(jìn)行同源基因的研究。通過以葡萄為外類群，局部序列比對結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，甘藍(lán)中含有最多的同源基因（242），NBS-LRR同源基因在四倍體歐洲油菜的A、C亞基因組中存在偏性。通過雙子葉古六倍體事件、與擬南芥等發(fā)生兩次全基因組加倍，擬南芥、琴葉擬南芥中的該類抗病基因分布較為均勻，比葡萄基因組中的同源分布略高；而后經(jīng)歷蕓薹屬一次特異性加倍后，蘿卜等物種中的NBS-LRR相關(guān)基因出現(xiàn)了較大范圍的波動；甘藍(lán)在多次加倍后保留該類基因最多（242）；在歐洲油菜的兩個(gè)亞基因組分布情況有著顯著差異，A基因組含有約138個(gè)相關(guān)基因，C基因組中含有約182個(gè)相關(guān)基因，C基因組較A基因組高出約24.2%的NBS-LRR相關(guān)基因。

圖1 NBS-LRR在十字花科物種中的同源分布

3 討論

通過比較分析發(fā)現(xiàn)，抗病相關(guān)基因NBS-LRR在6個(gè)十字花科物種中的同源基因分布存在價(jià)位顯著的差異，甘藍(lán)經(jīng)過多次加倍后保留了較廣泛的同源基因，四倍體歐洲油菜亞基因組中存在顯著偏性，這可能是發(fā)生多次全基因組加倍事件后，基因發(fā)生大量丟失等情況而引發(fā)的；甘藍(lán)中發(fā)現(xiàn)最多的同源基因，這可能是發(fā)生多次全基因組加倍事件而引起的同時(shí)在BnA、BnC中存在偏性，歐洲油菜-C中比歐洲油菜-A基因組中高出了約24.2%的同源加倍產(chǎn)生的基因，亞基因組中存在差異的原因還需要更深入的研究。