（遗传学专业论文）绿色植物ptp基因家族的系统进化分析及水稻osptp22基因的功能研究.pdf

中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 中山大学博士学位论文 绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析 及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 博士生：俞陆军 导师：王金发教授 中文摘要 酪氨酸蛋白磷酸酶( p t p ) 通过去磷酸化作用，与酪氨酸激酶共同调节和维 持着生物体内的酪氨酸磷酸化的适量和平衡。p t p 在生物体内是一类超家族，根 据催化模式的不同，p t p 分为c y s - b a s e dp t p 和a s p - b a s e dp t p 两个类型。大量 的实验证据说明p t p 在对生物和非生物胁迫反应及生长和发育中起着非常重要 的作用。本研究从拟南芥和水稻p t p 基因，绿色植物p t p 基因和o s p t p - 2 2 基 因三个层次，结合物种和p t p 亚家族两个角度对p t p 进行了进化推理和功能研 究。取得如下结果： ( 1 ) 在拟南芥和水稻这两个重要模式植物中，通过全基因组分析，分别鉴 定到2 9 和3 9 个p t p 基因。对这6 8 个p t p 基因进行基因结构分析、蛋白结构域 组成分析和系统进化分析。结果发现p t p 基因在亚家族间高度分化而在亚家族 内部高度相似，这提示p t p 基因可能以亚家族为单位进化。通过染色体定位以 及系统发育分析发现拟南芥p t p 基因是通过区段重复方式扩增，而水稻p t p 基 因主要通过串联重复和区段重复扩增产生。网络表达数据分析发现拟南芥和水稻 的p t p 基因在多种组织器官中具有不同的表达模式并且响应多种逆境因子，为 后续功能基因组的研究提供基础。 ( 2 ) 在已测序完成的主要绿色植物的4 个谱系共9 个物种的绿藻 ( o s t r e o c o c c u st a u r i ，o s t r e o c o c c u sl u c i m a r i n u s ，莱茵衣藻和团藻) ，苔藓( 小立 中山大学博士学位论文绿色植物p 1 r p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 碗藓) 、单子叶植物( 水稻和玉米) 和双子叶植物( 拟南芥和白杨木) 中共鉴定 到2 4 8 个p t p 基因。根据p t p 的催化模式，核心催化结构域系统发育分析和蛋 白结构域组成将绿色植物中的p t p 分为5 类共1 1 个亚家族。通过比较生物学的 方法，发现同一绿色植物谱系物种在p t p 基因数目，p t p 亚家族分布和p t p 蛋 白结构域组成方式，而不同绿色植物谱系的物种差异则较大。 ( 3 ) 基于绿色植物系统进化和结构域组成分析，推断p t p 在绿色植物中可 能存在以亚家族为单位逐渐增加的进化模型：在o s t r e o c o c c u st a u r i 和 o s t r e o c o c c u sl u c i m a r i n u s 中有一个含4 种亚家族的最小p t p 集合“m j l l j l n u mp t p l d t ”，随着绿色植物的发展，出现两次p t p 亚家族增加的现象：第一次p t p 亚家 族增加，可能有利于增加p t p 底物类型的特异性，促进底物水解的高效率；第 二次p t p 亚家族增加，可能有利于植物登陆，适应疏水的陆生环境。 ( 4 ) 对绿色植物和人类p t p o m e 在基因数目，p t p 亚家族和p t p 结构域组 成等多个方面分析发现两者之间存在巨大的差异，这提示p t p o m e 在动植物中具 有两条不同的进化路线。 ( 5 ) p t p 基因亚家族中，有三种脂质磷酸酶( p t e n ，m t m r ，p f a d s p ) 在水生绿色植物中不存在，只存在于陆生绿色植物中。这种明显的水陆植物分界 的特性，提示脂质磷酸酶可能与陆生植物的登陆或登陆后的适应相关。 ( 6 ) p f a d s p 亚家族是一类脂质磷酸酶，不存在于水生植物中，只存在于 陆生植物中，而且是唯一一类在人类中不存在而在陆生植物中存在的p t p 亚家 族。进一步发现该亚家族在单子叶植物p t p 的脂质磷酸酶中数量最多。 ( 7 ) 水稻p f a d s p 亚家族中的o s p t p - 2 2 基因是在水稻表达数据库中响应 盐逆境最高的水稻p t p 基因。体外生化活性分析结果表明o s p t p - 2 2 具有磷酸酶 活性；逆境诱导实验结果表明在盐胁迫下o s p t p - 2 2 基因的转录本水平升高；酵 母突变体互补实验结果表明o s p t p - 2 2 可以提高突变体对盐的耐受性。这些结果 提示o s p t p - 2 2 基因是一个参与水稻对盐逆境响应的蛋白磷酸酶。 关键词：绿色植物、酪氨酸蛋白磷酸酶、水稻、脂质磷酸酶 中山大学博士学位论文绿色植物f t p 基因家族的系统进化分析夏水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 ad i s s e r t a t i o n s u b m i t t e dt ot h ec o l l e g eo fl i f es c i e n c e so fs u ny a t - s e nu n i v e r s i t y i nf u l f d l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o r t h ed e g r e eo fd o c t o ro fp h i l o s o p h yi ns c i e n c e p h y l o g e n e t i c a n a l y s i so f t h eg r e e np l a n tp t p g e n e f a m i l ya n d f u n c t i o n a ls t u d yo ft h er i c e o s p t p - 2 2 g e n e p h dc a n d i d a t e ：y ul u j e l l s u p e r v i s o r ：p r o f w a n gj m g f a a b s t r a c t p r o t e i nt y r o s i n e p h o s p h a t a s e s ( p t p ) c o n t r o l t h eb a l a n c eo ft h ep r o t e i n p h o s p h o r y l a t i o ni nc o o r d i n a t i o nw i mt h ep r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e ( z r k ) p t pi sa s u p c r f a m i l ya n dc l a s s i f i e di n t oc y s - b a s e dp t pa n da s p - b a s e dp t p a c c o r d i n gt ot h e c a t a l y s i sm o d e l m a n ye x p e r i m e n t a le v i d e n c e ss u g g e s tt h a tt h ep t pp l a ys i g n i f i c a n t r o l e si nr e s p o n s e st ot h eb i o t i co ra b i o t i cs t r e s s e s ，a n do r g a n i s md e v e l o p m e n t w e u s e dt h ec o m p a r a t i v eg e n o m em e t h o d st oa n a l y s i st h eg r e e np l a n t ( i n c l u d i n gt h e a r a b i d o p s i st h a l i a n aa n do r y z as a t i v a ) p t pg e n e si nt h ea n g l eo ft h es p e c i e sa n d s u b f a m i l i e st of i n do u tt h ep t pe v o l u t i o n b a s e do nt h eb i o i n f o r m a t i ca n a l y s i s ，w e a s l oa d o p t e dm o l e c u a l rb i o l o g ym e t h o dt os t u d yt h eo s p t p - 2 2g e n ef u c n t i o ni nt h e r i c e t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 ) i nt h i ss t u d y , w ei d e n t i f i e d2 9a n d3 9p 1 1 pg e n e si nt h ea r a b i d o p s i st h a l i a n a a n do r y z as a t i v ab ys e a r c h i n gt h ew h o l eg e n o m e b a s e do nt h eg e n e 咖c t u 帕 a n a l y s i sa n dp h y l o g e n e t i ca n a l y s i so ft h e6 8p t pg e n e s ，w ef o u n dp t p w e r es i m i l a ri n t h es u b f a m i l ya n ds h o w e dg r e a td i f f e r e n c ea m o n gt h es u b f a m i l i e s ，w h i c hs u g g e s t e d r v 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 p t pg e n em a ye v o l v ei nt h eu n i to ft h es u b f a m i l y b a s e do nt h ec h o r o m o s o m e l o c a t i o na n dd u p l i c a i t i o na n a l y s i s ，w ef o u n dt h a tt h ea r a b i d o p s i st h a l i a n ap t p g e n e s w e r ee x p a n d e db yt h es e g m e n t a ld u p l i c a t i o n , b u tt h er i c op t pg e n e sw e r ee x p a n d e d b yt h et a m d e md u p l i c a t i o na n ds e g m e n t a ld u p l i c a t i o n i n t e r n c te x p r e s s i o nd a t a b a s e a n a l y s i si n d i c a t e dt h a ta r a b i d o p s i at h a l i a n aa n do r y z as a t i v as h o w e dd i v e s e e x p r e s s i o np a t t e r ni nt h et i s s u e o r g a n sa n dt h er e s p o n s et ot h es t r e s s ，w h i c hs u p p l i e d t h eb a s i sf o rt h ef u n c t i o na n a l y s i so ft h ep t p g e n e s 2 ) t 0 t a j2 4 8g r e e np l a n tp t pg e n e sw o r ei d e n t i f i e df r o mt h ef o u rl i n e a g e s i n c l u d i n gn i n er e p r e s e n t a t i v es p e c i e s ，a n dw e r ed i s t r i b u t e da m o n gt h e e l e v e n s u b f a m i l i e sb a s e do nt h ec a t a l y s i sm e t h o da n dp h y l o g e n e t i ca n a l y s i so ft h ec a t a l y t i c d o m a i n sa m i n oa c i ds e q u e n c e s ，w h i c hi sa l s os u p p o r t e db yt h ed o m a i no r g a n i z a t i o n a n a l y s i s w ea l s of o u n dt h ei d e n t i c a ll i n e a g es p e c i e ss h o wt h es i m i l a rp t p o m ei nt h e f i e l do ft h ep t pn u m b e r , p t ps u b f a m i l i e sa n dp t pd o m a i no r g a n i z a t i o n ，埘t l lt h e g r e a td i f f e r e n c ea m o n gt h el i n e a g e s 3 ) b a s e do nt h ep h y l o g e n e t i ca n a l y s i sa n dd o m a i no r g a n i z a t i o n ，w ei n f e r r e d t h e r ew a sap t ps u b f a m i l i e ss t e p w i s ei n c r e a s i n gm o d e lf o l l o w i n gt h eg r e e np l a n t e v o l u t i o n a r y r a d i a t i o n t h e r ew a sa m i n i m u mp t pk i f f o r t y r o s i n e d e p h o s p h o r y l a t i o ni nt h eo s t r e o c o c c u st a u r ia n do s t r e o c o c c u sl u c i m a r i n u s t h ef i r s t p t ps u b f a m i l i e si n c r e a s eb e n e f i t e dp t ps u b s t r a t e s p e c i f i c i t y a n df u n c t i o n a l e f f e c t i v e n e s s t h es e c o n dp t ps u b f a m i l i e si n c r e a s ep r o v i d e dt h eg r e e np l a n t st h e c a p a c i t yt od e p h o s p h o r y l a t ep h o s p h o i n o s i t i d e ，t of a v o ri nah y d r o p h o b i ce n v i r o n m e n t 4 ) w ef o u n dg r e a td i f f e r e n c eb e t w e e nt h eg r e e np l a n tp t p o m ea n dt h eh u m a n p t p o m e ，i nt h ef i e l d so ft h ep t pg e n en u m b e r , p 1 ps u b f a m i l i e sa n dd o m a i n o r g a n i z a t i o n , w h i c hs u g g e s t e dt h en a t u r a ls e l e c t i o nf a v o r e dt w od i f f e r e n te v o l u t i o n a r y r o u t e si np l a n ta n da n i m a lp 仰e v o l u t i o n 5 ) t h r e ek i n d so fp t ps u b f a m i l i e s ( p t e n ，m t m ra n dp f a - d s p ) ，w h i c hc o u l d d e p h o s p h o r y l a t et h ep h o s p h o i n o s i t i d e s ，t e r m e da sl i p i dp h o s p h a t a s e , c o u l dn o tb e i d e n t i f i e di nt h ea q u a t i cg r e e np l a n t s ，b u te x i s t e di nt h el a n dg r e e np l a n t s t h eo b v i o u s d i f f e r e n c ed i s t r i b u t i o ni nt h ea q u a t i ca n dl a n dg r e e np l a n ti n d i c a t e dt h a tt h el i p i d p h o s p h a t a s e sw e r er e l a t e dt ot h ep l a n tl a n d i n ge v e n t s v 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 6 ) p f a - d s pi sap t ps u b f a m i l yt h a tc a i ld e p h o s p h o r y l a t et h ep h o s p h o i n o s i t i d e s i n t e r e s t i n g l y , p f a d s pi st h eo n l ys u b f a m i l yt h a td o e sn o te x i ti nt h eh u m a np t p o m e a n dt h ep f a d s pg e n e sa r et h em a j o r i t yl i p i dp h o s p h a t a s e si nt h em o n o c o t s 7 ) t h er e dd a t as h o w e dt h a tt h eo s p t p - 2 2g e n er e s p o n s e dh i g h l yt ot h es a l t s t r e s si nr i c e 啊1 cr 鹤 u l to ft h ee x p r e s s i o np a t t e r n ，y e a s tc o m p l e m e n t a t i o na n a l y s i sa n d t r a n s g e n i cp l a n ta n a l y s i sc o n f i r m e dt h a tt h eo s p t p - 2 2p a r t i c i p a t ei nr e s p o n s et ot h e s a l ti nr i c e k e y w o r d s ：g r e e np l a n t , p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e ，r i c e ，l i p i dp h o s p h a t a s e - v 1 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 2 ，4 一d 6 b a a a a a d s p a f k a m p a p s a s a t b s a b t b c a l 订v c a d o c d c 2 5 c d k c r 蚬 b d e p c d n a d n t p s d s p e c o i l es e t e b e d e d t a e y a f h a g h g p g p p t p g r a m g s t 姒 p t g 缩略词表 2 ，4 - d i c h l o r op h e n o x ya c e t i ca c i d 2 ，4 _ 二氯苯乙酸 6 - b e n z y l a m i n o p u r i n e6 苄基嘌呤 a t p a s e sa s s o c i a t e dw i t hav a r i e t yo f 一系列细胞内活动相关的 c e l l u l a ra c t i v i t i e s a t p a s e a t y p i c a ld u a ls p e c i f i c i t yp h o s p h a t a s e非典型双特异磷酸酶 a e t i n - f r a g m i nk i n a s e a m p i e i l l i n氨苄青霉素 a m m o n i u l np e r s u l f a t e 过硫酸铵 a e e t o s y r i n g o n e乙酰丁香酮 a r a b i d o p s i st h a l i a n a拟南芥 b o v i n es e r u ma l b u m i n 小牛血清白蛋白 b r o a d - c o m p l e x ，t r a m t r a c ka n db r i ca 类k u p p e l 锌指蛋白家族中的一 b r a e 种 c a u l i f l o w e rm o s a i cv i r u s 烟草花叶病毒 c a r b e n i e i l l i n 羧苄青霉素 c e l ld i v i s i o nc y c l ep h o s p h a t a s e2 5 细胞分裂周期磷酸酶2 5 c y c l i n - d e p e n d e n tk i n a s e细胞周期蛋白依赖性激酶 c h l a m y d o r n o m a sr e i n h a r d a i莱茵衣藻 c e t y lt r i e t h y la m m o n i u mb r o m i d e 十六烷基三乙基溴化铵 d i e t h y lp y r o c a r b o n a t e焦磷酸二乙酯 d c o x y r i b o n u c l c i ca c i d 脱氧核糖核酸 d e o x y n u c l e o t i d et r i p h o s p h a t e s 脱氧核苷三磷酸 d u a ls p c c i f i d t yp h o s p h a t a s e 双特异磷酸酶 e s c h e r i c h i ac o l i 大肠杆菌 eo r e a r l y ”s e to fs u g a ru t i l i z i n g o l i z y l t i e s ( i n c l u d i n g a m p - a c t i v a t e d p r o t e i nk i n a s eb e t as u b u n i tg l y c o g e n b i n d i n gd o m a i n ) e t h d i u mb r o m i d e 溴化乙锭 e y ad o m a i n e t h y l e n e d i a m i n et e t r a c e t i ca c i d 乙二胺四乙酸 e y e sa b s e n tp h o s p h a t a s e f o r k h e a da s s o c i a t e dd o m a i n 叉状结构 g e l s o l i nh o m o l o g yd o m a i n 溶胶蛋白同源结构域 g r e e np l a n t 绿色植物 哆吧 p 1 锄tp r o e m t y r o s i 鹏绿色植物酪氨酸蛋白磷酸酶 p h o s p h a t a s e 。一。 g l u e o s y l t r a n s f e r a s e s ，r a b l i k eg t p a s e a c t i v a t o r sa n dm y o t u b u l a r i n sm o t i f g l u t a t h i o n es - t r a n s f e r a s e 谷胱甘肽硫转移酶 i n d o l e - 3 一a c e t i ca c i d 吲哚- 3 - 乙酸 i s o p r o p y l t h i o p d - g a l a c t o s i d e 异丙基硫代p d 半乳糖苷 1 4 1 中山大学博士学位论文绿色植物p r r p 基因家族的系统进化分析及水稻伽舢基因的功能研究 k b k d a k m l b l m w p t p l p m 渔p k m e t m g m k p m l m o l m s 们限i m t 【r n a a o d o l o s o t p a g e p c r p d z p 1 3 5 p 2 p 1 3 p p i p 3 p k p p p p p p d k p r l p t p t e n p 皿 p t p l r n a r p m r ，r k i l o b a s ep a i r l ( i l od a l t o n s k a n a m y c i ns i ，t l f a t e l u r i ab o r t hm e d i u m l o wm o l e c u l a rw e i g h tp r o t e i nt y r o s i n e p h o s p h a t a s e l i p i dp h o s p h a t a s e s m i t o g e n - a c t i v a t e dp r o t e i n k i n a s e p a c l o b u t r a z o l ( m u l t i e f f e c tt r a z 0 1 ) m i c r o g r a m m i t o g e n - a c t i v a t e dp r o t e i n k i n a s e p h o s p h a t a s e m i l l i l i t e r m o l a r m u r a s h i g e - s k o o gm e d i u m m y o t u b u l a rm y o p a t h y m y o t u b u l a rm y o p a t h yr e l a t e d 1 - n a p h t h a l e n e - a c e t i ca c i d o p t i c a ld e n s i t y o s t r e o c o c c u sl u c i m a r i n u s o r y z as a t i v a o s t r e o c o c c u st a u r i p o l y a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o r e s i s p o l y m e r a s ec h a i nr e a c t i o n p o s t s y n a p t i c d e n s i t y - 9 5 d i s c s l a r g e z o l p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l3 , 5 - b i s p h o s p h a t e p h o s p h a t a s c s p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l3 - p h o s p h a t e p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l 3 , 4 ，5 一t r i s p h o s p h a t e p r o t e i nk i n a s e p h y s c o m i t r e l l ap a t e n s p r o t e i np h o s p h a t a s e p y r u v a t ep h o s p h a t ed i k i n a s e p h o s p h a t a s eo fr e g e n e r a t i n gl i v e r p o p u l u st r i c h o c a r p a p h o s p h a t a s e a n dt e n s i n h o m o l o g d e l e t e do nc h r o m o s o m e10 p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e p r o t e i nt y r o s i n ep h o s p h a t a s e - l i k e r i b o n u c l c i ca c i d r e v o l u t i o n sp e rm i n u t e r e v e r s et r a n s c r i p t 1 4 2 千碱基对 千道尔顿 卡那霉素 l u r i a 肉汤培养基 低分子量磷酸酶 脂质磷酸酶 促细胞分裂剂激活性蛋白激酶 多效唑 毫克 丝裂素活化蛋白激酶磷酸酶 毫升 摩尔 m s 培养基 肌管性肌病 肌管性肌病相关 萘乙酸 光密度 水稻 聚丙烯酰胺凝胶电泳 聚合酶链式反应 盘状同源区域 一种磷脂肌醇 一种磷脂肌醇 一种磷脂肌醇 蛋白激酶 小立碗藓 蛋白磷酸酶 稗丙酮酸磷酸二激酶 肝再生磷酸酶 白杨木 与张力蛋白和辅助蛋白同源、第 1 0 号染色体丢失的磷酸酶基 因 酪氨酸蛋白磷酸酶 类酪氨酸蛋白磷酸酶 核糖核酸 辕| 食 反转录 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 s d s s m s 1 1 p t a q t e t e m e d l ll 嘲 v e y e b z m z n fc 2 h 2 s o d i u md o d e c y ls u l f a t e s t r e p t o m y c i ns u l f a t e s e r i n e d i l t r e o n i n ep h o s p h a t a s e t h e r m u sa q u a t i c u s t r i s e d t a 。 n ，n ，n ，n - t e t r em e t h y le t h y l e n e m i c r o l i t e r u n t r a n s l a t e dr e g i o i l s v o l v o xc a r t e r i y e a s te x t r a c tb r o t h z e am a y s b 7 3 z i n cf i n g e rc 2 h 2 一t y p e - 1 4 3 十二烷基磺酸钠 链霉素 丝氨酸苏氨酸蛋白磷酸酶 栖热水生菌 三羟甲基氨基甲烷乙二胺四乙 酸 n ，n ，n ，n 四甲基乙二胺 微升 非翻译区 团藻 发根农杆菌培养基 玉米b 7 3 锌指蛋白c 2 h 2 型 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：办哆年。孑月哆日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩 嘞1 年月弓日 中山大学博士学位论文绿色植物盯p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 1 1 基因组学研究 第1 章前言 基因组这一概念于1 9 2 4 年提出，用于描述一种生物的全部基因和染色体组 成，包括核基因组和细胞器( 线粒体、叶绿体和质粒等) 基因组。基因组学 ( g e n o m i c s ) 是由美国科学家t h o m a sr o d e r i c k 于1 9 8 6 年提出，是研究生物基因 组和如何利用基因的一门学问，是对基因组进行作图、序列分析、基因定位及功 能分析的科学。结构基因组学( s t r u c t u r a lg e n o m i c s ) 代表基因组分析的早期阶段， 是基因组学的一个重要组成部分和研究领域，是通过基因作图、核苷酸序列分析 确定基因组成、基因定位的科学。功能基因组学( f u n c t i o n a lg e n o m i e s ) 又往往 被称为后基因组学( p o s t - g c n o m i c s ) ，它利用结构基因组所提供的信息，发展和 应用新的实验手段，在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研 究从对单一基因或蛋白质的研究转向对多个基因或蛋白质同时进行系统研究。比 较基因组学( c o m p a r a t i v eg e n o m i c s ) 是在基因组图谱及测序的基础上，对已知的 基因和基因组结构进行比较，以了解基因的功能、表达机理及物种进化的学科。 基因组学的研究是伴随着基因组测序研究的进展而发展。1 9 8 0 年，噬菌体 痧堋7 4 成为第一个测定的基因组( 5 , 3 6 8b p ) ；1 9 9 5 年，嗜血流感菌( h a e m o p h i l u s i n f l u e n z a e ，1 8m b ) 测序完成，它是第一个测定的自由生活物种( f l e i s c h m a n ne t a 1 ，1 9 9 5 ) ；2 0 0 0 年6 月2 6 日，由公私两大人类基因组测序集团正式宣告完成人 类基因组的工作草图( l a n d e r e ta 1 ，2 0 0 1 ；v e n t e re ta 1 ，2 0 0 1 ) 。人类基因组测序的完 成标志着生命科学进入后基因组学时代。 1 1 1 植物基因组学测序进展 1 1 1 1 拟南芥基因组测序进展 拟南芥( a r a b i d o p s i st h a l i a n a ) 是研究最广泛的模式植物，于2 0 0 0 年测序完 成( k a u le ta 1 ，2 0 0 0 ) ，是第一种完成测序的模式植物。拟南芥共有5 条染色体， 其基因组总大小约1 2 5 m b 。拟南芥基因组是目前所有已测序的植物基因组中注 中山大学博士学位论文绿色植物p t p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 释最为完整的。现在拟南芥基因组由t a i r ( t h ea r a b i d o p s i si n f o r m a t i o n r e s o u r c e ，h t t p ：w w w a r a b i d o p s i s o r g ) ( h u a l ae ta 1 ，2 0 0 1 ) 负责维护和更新其拟南 芥基因组的注释信息。 1 1 1 2 水稻基因组测序进展 水稻( o r y z as a t i v a ) 是人类主要的粮食作物之一。水稻基因组有1 2 条染色 体，其基因组较小，约为3 8 9m b ，重复序列少，与其它禾本科植物有重要的共 线性( s y n t e n y ) 和基因同源性( g e n eh o m o l o g y ) ，是禾谷类植物的模式植物( g o f f e ta 1 ，2 0 0 2 ) 。水稻的两个亚种，粳稻( s s p j a p o n i c a ) 和籼稻( s s pi n d i c a ) 于2 0 0 2 年分别通过“克隆- b y 克隆”的方法( g o f f c ta 1 ，2 0 0 2 ) 和“全基因组鸟枪法”o ue t a 1 ，2 0 0 2 ) 完成了基因组序列的精细图。 粳稻的基因组是由国际水稻基因组测序项目( mi n t e r n a t i o n a lr i c eo e n o m e s e q u e n c i n gp r o j e c t ，i r g s p ) 领导完成，目前主要由美国基因组研究所t i g r ( h t t p ：r i c e p l a n t b i o l o g y m s u e d u ) ( o u y a n go ta 1 ，2 0 0 7 ) 和i r g s p 的r a p d b ( h t t p ：r a p d b d n a a f f r c g o i p ) ( t a n a k ae ta 1 ，2 0 0 8 ) 进行基因注释和维护。其中 r a p d b 整合了k o m e ( h t t p ：c d n a 0 1 d n a a f f r c g o i p c d n a ) ，t i g r 等水稻数据 库，被认为是水稻基因组注释的标准平台。籼稻基因组是由中国完成，并且由北 京华大进行基因注释和维护( h t t p ：r i c e g e n o m i c s o r g e n r i c e i n d e x 2 j s p ) 。 1 1 1 3 其他绿色植物基因组测序进展 随着基因组测序发展，除了拟南芥和水稻两大模式植物外，其他一些主要绿 色植物的基因组不断被测序完成且其数据被释放，包括藻类 o s t r e o c o c c u st a u r i ( d e r e l l ee ta 1 ，2 0 0 6 ) ，o s t r e o c o c c u sl u c i m a r i n u s ( p a l c n i kc ta 1 ，2 0 0 7 ；l a n i e re ta 1 ， 2 0 0 8 ) ，莱茵衣藻c h l a m y d o m o m a sr e i n h a r d t i i ( m e r c h a n te ta 1 ，2 0 0 7 ) 和团藻v o l v o x c a r t e r i ，苔藓 p h y s c o m i t r e l l ap a t e n s ( q u a 心a n oe ta 1 ，2 0 0 7 ；r e i n i n ge ta 1 ，2 0 0 8 ) 】， 单子叶植物( 玉米z e am a y 8b 7 3 ) 和双子叶植物【白杨木p o p u l u st r i c h o c a r p a ( t u s k a ne ta 1 ，2 0 0 6 ) 】等。这些基因组的测序基本信息见( 表1 1 ) 。 中山大学博士学位论文绿色植物i r i p 基因家族的系统进化分析及水稻o s p t p - 2 2 基因的功能研究 表1 - 1 主要植物的测序进展 绿藻 o s t r e o c o c c u sm u r i1 2 5 6 7 7 2 52 02 0 0 6 o s t r e o c o c c u si u c i m a r i n u s1 3 2 07 6 5l2 12 0 0 7 c h l a m ) , d o m o m a sr e i n h a r d t i i 莱茵农藻 1 2 0 0 01 5 2 5 62 42 0 0 7 v o l v o xc a