發(fā)布時間：2019-09-22 03:58

【摘要】：淡水紅藻是藻類植物進化中的一個重要類群,其中最主要的類群是串珠藻目。核酮糖1,5二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種既負責碳同化又引發(fā)光呼吸,在植物光合作用中起重要作用的酶,其催化固定CO_2的活性中心位于Rubisco大亞基,由葉綠體rbcL基因編碼。為了探究串珠藻目植物適應特殊生存環(huán)境的分子水平機制,本文選取了串珠藻目及一些相近類群淡水紅藻的rbcL基因39條,利用PAML4.8軟件,運行位點模型、分支模型及分支-位點模型,對選取類群的rbcL基因進行了適應性進化分析。結果表明:(1)通過最大似然法構建的系統(tǒng)發(fā)育樹顯示,所有內(nèi)類群聚集為6個分支,其中,分支A為暗紫紅毛菜,分支B為膠串珠藻,分支C為扁圓串珠藻,后驗概率同樣為100%,分支D為熊野藻屬,分支E為連珠藻屬,分支F為弧形西斯藻;(2)分支-位點模型中,在3個分支中分別鑒定出350S、277L和280L為正選擇位點;(3)在構建出的Rubisco大亞基的參考三維模型中,277L和280L位于Rubisco大亞基羧基末端保守的8個α螺旋和8個β片層構成的α/β桶狀結構域中第7個α螺旋和第7個β片層之間的loop結構上,350S位于羧基末端鄰近α/β桶狀結構域的一個α螺旋上。研究結果一方面顯示了基于ω比值檢驗基因適應性進化的準確性和有效性,另一方面也揭示了串珠藻目植物rbcL基因確實發(fā)生了適應性進化,對串珠藻目適應特殊生存環(huán)境產(chǎn)生了有益的作用。
【圖文】：

530海洋與湖沼48卷圖1基于rbcL基因序列構建的系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.1PhylogenetictreeestablishedbasedontherbcLgenesequence注:節(jié)點處的數(shù)字代表最大似然法ki靴值,A、B、C、D、E、F代表選定的分支2.3正選擇位點定位以膠串珠藻Batrachospermumgelatinosum(串珠藻目,串珠藻科,串珠藻屬的模式種,登錄號為AF029141)的rbcL序列為參考序列,基于同源建模原理預測出Rubisco大亞基的參考三維結構(圖2)。經(jīng)過對PDB數(shù)據(jù)庫進行Blast搜索模板,得到一種喜溫紅藻Geldieriapartita的Rubisco三維結構(PDBID:1BWV)(Sugawaraetal,1999),相似度83.64%,符合同源建模的可靠性要求。將用于建模的序列AF029141、程序分析序列PAML(379個氨基酸位點)和模板Rubisco大亞基對應氨基酸序列用Bioedit軟件進行比對,確定了被檢測出的正選擇位點的相對位置(圖2)。運用Raswin軟件(Sayleetal,1995)將正選擇位點標定在構建出的Rubisco大亞基的參考三維模型中。如圖3所示,被選出的正選擇位點277L、280L位于Rubisco大亞基

532海洋與湖沼48卷表4LRT檢驗統(tǒng)計量Tab.4Likelihoodratiostatistics模型比較2ΔL自由度df概率P分支模型M0vs.A0.53126610.4661M0vs.B2.161810.1415M0vs.C0.213510.644M0vs.D17.673**1<0.01M0vs.E0.634710.4256M0vs.F26.709**1<0.01M0vs.G3.5568740.8015位點模型M0vs.M3158.70**4<0.01M1avs.M2a0.0000621M7vs.M80.0075721分支-位點模型avs.a07.61**1<0.01bvs.b0011cvs.c00.0110.92dvs.d0011evs.e0011fvs.f05.96*10.01注:*顯著,P<5%;**極顯著,P<1%圖2膠串珠藻(AF029141)Rubisco大亞基參考三維結構Fig.2Referencethree-dimensionalstructureofRubiscolargesubunitsofBatrachospermumgelatinosum(AF029141)注:正選擇位點在圖中用白色圓圈標出羧基末端保守的8個α螺旋和8個β片層構成的α/β桶狀結構域中第7個α螺旋和第7個β片層之間的loop結構上,350S位于羧基末端鄰近α/β桶狀結構域的一個α螺旋上。圖3Rubisco大亞基氨基酸序列對位排列Fig.3AlignmentoftheaminoacidsequenceofRubisco注:對應氨基酸下方箭頭表示對應的Rubisco的二級結構。圖中字母第一行代表PAML序列,第二行代表模板序列,第三行代表本文建模序列3討論被選出的正選擇位點277L、280L位于Rubisco大亞基羧基末端活性中心區(qū)域,350S位于羧基末端鄰近α/β桶狀結構域的一個α螺旋上。已有研究表明Rubisco的一個大亞基和一個小亞基組成的二聚體是該酶最小的功能單位,小亞基氨基端的功能結構域由5個β折疊和相鄰的2個α螺旋組成(Farberetal,1990),它們和大亞基羧基端的由8個α螺旋和8個β折疊組成功能結構域組成該酶的功能活性中心(Soper
【作者單位】： 山西大學生命科學學院;
【基金】：國家自然科學基金項目,31670208號,31370239號
【分類號】：Q943.2

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本文編號：2539748