植物抗病基因RP1进化研究获进展

上一篇 / 下一篇  2011-04-18 11:01:13 / 个人分类:基因工程

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  病害是影响作物高产稳产的重要因素之一。植物抗病基因 (Plant disease resistance gene,简称R基因)在长期的进化过程中表现出复杂的进化模式。很多研究表明,植物R基因是以基因家族的形式存在,通常成簇排列从而形成复杂结构。经由旁系同源抗病基因间频繁的序列重组和交换的一类抗性基因叫I型R基因,而较少或没有经过旁系同源基因序列重组和交换的基因为II型R基因。

  中国科学院植物种质创新与特色农业重点实验室、武汉植物园植物应用基因组学学科组首席科学家彭俊华研究员与华中农业大学长江学者匡汉晖教授开展合作研究,通过分析21个禾本科物种R基因RP1的序列,揭示其进化模式及在长期进化过程中的分化机理。

  该研究发现,RP1基因在禾本科物种中存在着复杂的复制、删除等遗传事件,在不同的物种中存在不同的拷贝数,其祖先物种中仅存在2个RP1位点,在现有物种中却存在1-5个拷贝。在长期进化过程中因旁系同源基因的重组和交换造成了玉米和小麦基因组中存在多个RP1同源基因。频繁的序列交换和重组并没有导致玉米属不同物种间RP1基因的协同进化,却在玉米和高粱属间存在协同进化的现象。I型和 II型R基因很可能在水稻祖先种中已经分化。水稻大部分抗病功能基因家族与其旁系同源基因间存在频繁的序列交换,其中Pi37由2个相邻的旁系同源基因不对称交换造成了4个点突变。

  该研究为R基因克隆、作用机理及植物R基因工程育种奠定了基础。相关研究论文 Contrasting Evolutionary Patterns of the Rp1 Resistance Gene Family in Different Species of Poaceae近期发表于国际期刊《分子生物学与进化》(Mol. Biol. Evol.)((2011) 28 (1): 313-325)。(来源:中科院武汉植物园)


TAG: 抗病基因 植物

 

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