本文關(guān)鍵詞：植物內(nèi)共生遺傳進(jìn)化進(jìn)程探究

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【摘要】：生命進(jìn)化歷程中原核細(xì)胞生命形態(tài)誕生于35億年前,接著又用了近20億年的時(shí)間才進(jìn)化到了真核生物。從原核到真核生物的進(jìn)化過程經(jīng)歷了大量且復(fù)雜的分子改變,而這些變化也徹底改變了古老的真核生物的面貌。其中主要的進(jìn)化機(jī)制之一是吞噬轉(zhuǎn)化,即原核生物可以以胞內(nèi)共生形式存在于古老真核生物細(xì)胞內(nèi)。胞內(nèi)共生產(chǎn)生了許多穩(wěn)定的內(nèi)共生體。20億年前,古老真核生物和a-變形菌就已形成了穩(wěn)定的內(nèi)共生體,并進(jìn)化成為內(nèi)共生線粒體,這也標(biāo)志著內(nèi)共生起源的開始。此后,系統(tǒng)生物起源進(jìn)化進(jìn)一步形成了6種確定的內(nèi)共生體,并形成了真核生物的光合體系。本文通過系統(tǒng)進(jìn)化分析,得到如下結(jié)果： i)進(jìn)一步解釋了共生起源學(xué)說：ii)強(qiáng)調(diào)從原核到真核轉(zhuǎn)變過渡期的作用；iii)研究了內(nèi)共生起源在生物體重要的組成成分之一的細(xì)胞膜進(jìn)化方面的貢獻(xiàn);iv)研究了內(nèi)共生起源在真核生物進(jìn)化中的歷程；v)展望了共生遺傳對(duì)植物影響的前景。 細(xì)胞遺傳體系整體上包括細(xì)胞器基因組遺傳,細(xì)胞質(zhì)遺傳和核糖體遺傳。本文研究了細(xì)胞質(zhì)遺傳和細(xì)胞器基因組的內(nèi)共生起源進(jìn)程。詳細(xì)論述了共生起源在原核到真核轉(zhuǎn)變的過渡期是如何存儲(chǔ)和利用原核細(xì)胞膜所有重要組成成分和結(jié)構(gòu)。共生遺傳在二級(jí)質(zhì)膜遺傳研究中需要非常復(fù)雜的計(jì)算分析,通過系統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述與計(jì)算分析,本論文研究了胞內(nèi)共生進(jìn)化過程,展示了內(nèi)共生細(xì)胞器基因組轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核的明晰過程。 生物信息學(xué)分析揭示了植物中內(nèi)共生遺傳機(jī)制的歷程及取得的成就。利用NUCmer分析了葉綠體、線粒體和核基因組,突出細(xì)胞器與細(xì)胞核基因交換過程。統(tǒng)計(jì)分析了細(xì)胞核基因組中藍(lán)藻來源的質(zhì)體和α-變形菌來源的線粒體基因的含量。 為了從不同角度分析了細(xì)胞遺傳信息的變化,以及檢測(cè)植物的核基因組中假定的藍(lán)藻蛋白編碼基因,選擇了包含超過1000個(gè)藍(lán)藻、原核生物和真菌有參基因組的8個(gè)種屬進(jìn)行生物計(jì)算分析。結(jié)果顯示了在植物中細(xì)胞器基因脫離于核基因組之外,推定的藍(lán)藻基因在所檢測(cè)物種的核基因組中顯示了一些基因轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核,而一些以質(zhì)體形式存在。
【關(guān)鍵詞】：胞內(nèi)共生 水平基因轉(zhuǎn)移(HGT) 共生細(xì)胞器 基因轉(zhuǎn)移 細(xì)胞質(zhì)遺傳 線粒體內(nèi)共生起源 葉綠體內(nèi)共生起源 質(zhì)膜嵌合體 膜拓?fù)鋵W(xué) 蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q943
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• Contents8-11
• List of abbreviations11-12
• List of Tables12-13
• List of Figures13-15
• CHAPTER 1 Introduction15-20
• 1.1 Symbiogenetic hereditary ratchet in plants15-17
• 1.2 Research objectives17
• 1.3 Content and structure17-19
• 1.5 The context of this work19-20
• CHAPTER 2 Transition of life:from prokaryotic-to-eukaryotic world20-41
• 2.1 Biogenesis through symbiogenesis21-23
• 2.2 Symbiogenetic evolution23-24
• 2.3 Seven important symbiogenetic associations24-25
• 2.4 Evolution of mitochondria through symbiogenesis25-27
• 2.5 Symbiogenetic evolution of plastids27
• 2.6 Symbiogenetic evolution of secondary plastids27-30
• 2.7 Symbiogenesis of serial secondary and tertiary plastids30-31
• 2.8 Molecular machinery which sustained the symbiogenesis31-33
• 2.9 Membrane heredity and symbiogenetic evolution33-36
• 2.10 Symbiogenesis and evolutionary course of plastid36-38
• 2.11 Endosymbiont vs. organelle38
• 2.12 Some interesting endosymbiotic unions38-41
• CHAPTER 3 Symbiogenetic cellular heredity:Membranes Symbiogenetic cellular heredity:Membranes41-53
• 3.1 Transition from prokaryotes to eukaryotes to symbiosis42-44
• 3.2 Transition from symbiosis to symbiogenesis44-45
• 3.3 Symbiogenesis and cellular hereditary matrix45-46
• 3.4 Membranes and the protein code at the early stages of evolution46-48
• 3.5 Evolution of symbiogenetic protein translocation system48-50
• 3.6 Eukaryotic protein import and export processes50-53
• CHAPTER 4 Cellular heredity:Symbiogenetic hereditary ratchet53-75
• 4.1 Escape of organelle fragments of DNA54-55
• 4.2 Mechanism of transfer of organelle DNA fragments into the nucleargenome55-58
• 4.3 Methods58-75
• CHAPTER 5 Results75-87
• 5.1 Size of the mitochondrial,plastid,and nuclear genomes75-81
• 5.2 Inter-organelle transfer of genes in selected species81-82
• 5.3 NUMTs and NUPTs in the nuclear genome of selected plant species82-85
• 5.4 Cyanobacterial(plastid)genes in the nuclear genomes of selected plantspecies85-87
• CHAPTER 6 Discussion87-99
• 6.1 Symbiogenetic hereditary ratchet is still in work88-89
• 6.2 Computational comparison between the size of the mitochondrial, plastidand nuclear genomes89-91
• 6.3 Current accomplishment of the symbiogenetic hereditary ratchet91-93
• 6.4 Footprint of the symbiogenetic hereditary ratchet in selected species93-94
• 6.5 Horizontal gene transfer94-95
• 6.6 Symbiogenetic evolution and metabolic innovations95-96
• 6.7 Evolutionary courses of mitochondria and plastids96-97
• 6.8 Factors which may affect the symbiogenetic hereditary ratchet97
• 6.9 Possible causes of retardation in symbiogenetic hereditary ratchet97-99
• CHAPTER 7 Conclusions and outlook99-102
• References102-124
• Acknowledgements124-126
• Publications126-127

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本文編號(hào)：948329