不同植物Mlo基因全基因组鉴定及系统进化分析

作者：史建磊; 万红建; 熊自立; 张海利; 马彦如; 苏世闻; 宰文珊^*

来源：基因组学与应用生物学, 2020, 39(08): 3541-3553.

DOI：10.13417/j.gab.039.003541

• Mlo基因家族
• 生物信息学
• 基因重复
• 系统聚类
• 同源基因

Mlo作为一类广谱抗病因子,参与植物多种生物与非生物胁迫反应。为研究不同物种Mlo基因的基本特征及进化关系,选取已测序的29种代表性植物,利用生物信息学方法对其进行鉴定及系统进化分析。结果显示:共有198个植物Mlo基因被鉴定,各基因具有11～14个外显子,编码400～600个氨基酸,翻译碱性疏水性稳定蛋白,部分Mlo含信号肽和钙调素结合区,绝大多数Mlo定位于细胞膜,含5～7个跨膜螺旋结构。基序分析发现,10个保守基序长21～50个氨基酸。染色体定位发现174个Mlo不均衡地散布于不同染色体或scaffold上,且主要位于两端,形成19个(24.1%)基因簇、5对(5.7%)串联重复和61对(36.2%)片段重复。系统聚类可将164个Mlo分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区组,被子植物Mlo主要聚在ⅠA组,江南卷柏Mlo聚在ⅠA和ⅢB组,小立碗藓Mlo聚在ⅠB和ⅢA组,几乎所有藻类Mlo聚在Ⅱ组。同源性分析发现52.4%的Mlo以同源基因形式存在,包括25对直系同源基因和28对旁系同源基因,其Ka/Ks值为0.01～0.78,说明进化中主要受到纯化选择。研究表明植物Mlo基因家族较保守,具有成簇存在的特点,在进化过程中经重复扩张,形成了大量同源基因,同时也发生了不同程度的丢失,结果为相关基因分离及植物抗病育种应用提供了理论依据。

• 单位
  浙江省农业科学院; 福建农林大学; 温州科技职业学院; 温州市农业科学研究院