簸箕柳NBS-LRR类抗病基因家族的生物信息学分析
文献综述
摘要: 分析簸箕柳（Kiwifruit）中含有核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）类基因。利用Kiwifruit Genome Database、Pfam和Coils Server 网站,和Bioedit、MEGA 5.0、ClustalW软件,分析确定簸箕柳的NBS-LRR基因类型、结构和系统发育学关系。在簸箕柳全基因组中共有96个NBS-LRR类基因,其中27条NBS-LRR 类基因分布在基因簇内,可根据其结构进一步划分为20类基因。并对NBS-LRR类基因家族进行了氨基酸多序列比对和系统进化树分析,发现整个NBS-LRR基因家族可分为三个亚家族。相对于其他物种,NBS-LRR类基因总数少,缺少TIR结构,具有LRR结构的基因所占比重低,NBS结构不完整,这些特点可能与其感病性有关联。
关键词： 簸箕柳； NBS-LRR； 生物信息学分析
- 研究的目的与意义
NBS-LRR(nucleotide binding site and leucine rich repeat)是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。本研究通过结合簸箕柳基因组数据，从基因组水平对簸箕柳NBS基因家族进行了生物信息学分析，初步分析WNBS-LRR类抗病基因家族染色体定位、分类、系统发育等，以期为丰富簸箕柳WNBS-LRR类抗病基因的表达调控、NBS-LRR基因家族的功能以及抗病相关研究提供依据。NBS-LRR(nucleotide binding site and leucine rich repeat)是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。本研究通过结合簸箕柳基因组数据，从基因组水平对簸箕柳NBS基因家族进行了生物信息学分析，初步分析WNBS-LRR类抗病基因家族染色体定位、分类、系统发育等，以期为丰富簸箕柳WNBS-LRR类抗病基因的表达调控、NBS-LRR基因家族的功能以及抗病相关研究提供依据。
二．国内外的研究概况
目前,在我国,植物NBS-LRR基因是一类具有特征性结构域的基因家族，能帮助植物抵御外界病源的侵入。由于这类基因数量众多，序列多变，其起源演化过程一直难以为人所知悉。本所植物多样性及系统演化研究中心课题组与南京大学生命科学院陈建群课题组进行合作，充分调查多个绿藻、轮藻及陆地植物基因组和转录组数据，结合其他原核及真核生物类群的相似基因进行大范围综合性分析，确定了NBS-LRR基因起源于所有绿色植物的共同祖先；并对RWP8-NBS-LRR、TIR-NBS-LRR、CC-NBS-LRR等多个重要亚类型的NBS-LRR基因的关系进行了重建，明确了3个亚类均在绿藻分化出来之前就已经形成；并提出这类基因功能上的重要性是其被长期保留的根本原因。
国外研究发现，植物在进化过程中不断受到病原菌入侵与恶劣环境的影响。为了适应外界环境，基因组进化并逐渐形成了自我保护机制，以保持在环境中的生存地位。NBS-LRR 即受体蛋白核苷酸结合位点(NBS)和 C-末端富含亮氨酸重复序列(LRR)，是植物抗病基因中数量最多的一类，也是植物基因组中多基因家族之一(Mchale et al., 2006)。
三．研究内容
簸箕柳NBS-LRR类抗病基因的挖掘与筛选，簸箕柳NBS-LRR类抗病基因保守结构域分析，簸箕柳NBS-LRR类抗病基因的进化分析，簸箕柳NBS-LRR类抗病基因染色体定位分析，簸箕柳NBS-LRR类抗病基因二级结构和三级结构预测分析，以及簸箕柳不同组织中NBS-LRR类抗病基因家族的表达分析。
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