生物論文定稿

1、題 目： IPA1基因在高等植物中的 同源性生物信息學(xué)分析 姓 名： 鄒玉 學(xué) 號(hào)： 201107010056 學(xué) 院： 生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 生物科學(xué) 年級(jí)班級(jí)： 2011級(jí)一班 指導(dǎo)教師： 王雪芹 2015年5月30日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全了解有關(guān)保障、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)畢業(yè)論文管理機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。同意省級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本畢業(yè)論文通過(guò)影印、縮印、掃描等方式進(jìn)行保

2、存、摘編或匯編；同意本論文被編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索和查閱。本畢業(yè)論文內(nèi)容不涉及國(guó)家機(jī)密。論文題目：IPA1基因在高等植物中的同源性生物信息學(xué)分析作者單位：生命科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院作者簽名： （201107010056） 2015年5月30日 目 錄摘 要1引言21、材料和方法41.1材料來(lái)源序列41.2 IPA1基因同源性生物信息學(xué)分析所使用的軟件及操作步驟51.2.1水稻同源性分析軟件及操作步驟51.2.2水稻IPA1序列比對(duì)軟件及操作步驟51.2.3水稻IPA1系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建軟件及操作步驟62、結(jié)果與分析62.1 IPA1蛋白序列的同源性分析72.1.1IPA1蛋白序列的同源搜索72.1.2

3、IPA1蛋白序列的同源性比對(duì)82.2 IPA1編碼序列的同源性分析112.2.1 IPA1編碼序列的同源搜索112.2.2 IPA1編碼序列的同源性比對(duì)113、討論與結(jié)論12參考文獻(xiàn)13致 謝15IPA1基因在高等植物中的同源性生物信息學(xué)分析摘 要：IPA1基因控制水稻的株高增加、莖稈粗壯、分蘗數(shù)減少、穗粒數(shù)和干粒重量的顯著增加。本研究通過(guò)對(duì)15科26種植物的IPA1基因的同源性分析，構(gòu)建了其系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。基于其氨基酸序列所構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)結(jié)果表明：來(lái)自同一科的物種如禾本科、薔薇科、棕櫚科的物種均很好地聚為了不同的分支，且支持率高。進(jìn)一步，我們以禾本科為主基于其CDS序列構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，禾本科

4、的物種很好地聚為一支，支持率為100%。我們的研究結(jié)果表明IPA1在高等植物中具有較高的同源性，尤其是在禾本科類(lèi)群當(dāng)中，這對(duì)于我們進(jìn)一步研究水稻及其它禾本科物種的增產(chǎn)具有一定的揭示意義。關(guān)鍵字：IPA1；同源分析；序列比對(duì)；系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)The Homology Bioinformatics Analysis of IPA1Genes in PlantsAbstract: IPA1 genes control the plant height increasing r, the stem of haulm, the reduction of tiller number, a significant

5、 increase in grain number and dry weight of grain in rice. This study constructed its phylogenetic tree by the homology analysis of IPA1 of 26 species representing 15 families. The phylogenetic tree constructed based on the results of its amino acid sequence showed that: the species that from the sa

6、me family such as Poaceae, Rosaceae and Palms gathered into different branches clearly, and the support values are high. Further, based on the grassy CDS sequence we constructed its phylogenetic tree, grassy species clustered together well, and the support value was 100%. Our results showed that IPA

7、1 have high homology in plants, especially in grassy class masses, which reveal a certain sense for us to further increase production of rice and other Poaceae species.Key words: IPA1; Homologous analysis; Sequence Alignment; Phylogenetic tree引言 全世界有將近一半的人以米飯作為主食，超過(guò)10000種水稻品種提供全球人均膳食能量供應(yīng)的四分之一。當(dāng)今全球面臨

8、著土地資源日趨減少，世界人口特別是中國(guó)人口不斷增加的情況，因此如何提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)從而滿足全球人口需求的持續(xù)增長(zhǎng)就變得越來(lái)越重要。為了能夠?qū)崿F(xiàn)水稻產(chǎn)量的第三次突破，使現(xiàn)有的品種在高產(chǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)的超高育種，水稻高產(chǎn)已經(jīng)成為目前世界上熱門(mén)的研究課題。水稻能夠獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵是具有優(yōu)良的植株形態(tài)，而塑造理想的植株型就是培育超級(jí)稻的主要技術(shù)路線之一1。早在三十年代，Boysen Jenson和Heath觀察到植株的葉的姿態(tài)和數(shù)量能夠決定其物質(zhì)生產(chǎn)的差異，就此提出了作物株型的概念。就目前來(lái)說(shuō)，關(guān)于株型的定義還沒(méi)有得到確定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。楊守仁提出把株型分為廣義株型（Plant Type）、狹義

9、株型（Plant Morphology）兩類(lèi)2。一般來(lái)說(shuō)，株型是指狹義株型植株的形態(tài)主要指葉的形態(tài)、葉的空間排布和其接受光的姿態(tài)。株型還包括一些其他的構(gòu)成因子，即根型、莖型和穗型等。在我國(guó)也有學(xué)者對(duì)株型進(jìn)行了深入的研究。凌啟鴻和陸衛(wèi)平的研究表明，根的分布越淺、數(shù)量越少，葉角就越大 、葉片就越分散；根的分布越深、數(shù)量越多。葉角就越小，葉片越緊湊而且也更容易保持直立的狀態(tài)，也就能夠更好的形成良好的群體結(jié)構(gòu)3。高產(chǎn)水稻通常都具有發(fā)達(dá)的根系，并且它的深層根與外圍根4占的比例較大5。凌啟鴻認(rèn)為作物莖稈粗壯能夠顯著提高結(jié)實(shí)率和千粒重6。水稻的穗和分為三種穗型，分別是直立穗型、半立穗型和彎曲穗型7。直立穗型

10、最能夠改善群體水稻的群體結(jié)構(gòu)和其受光的姿態(tài)。有研究表明，水稻穗的遮光面積幾乎等同于一片葉片的面積指數(shù)，這會(huì)影響葉片的光合作用，從而導(dǎo)致結(jié)實(shí)率下降7。水稻株型的形成取決于植株高度、分蘗數(shù)和分蘗角度等8。水稻9、玉米10、高粱11等禾本科植物的全基因組測(cè)序工作已經(jīng)完成，再加上IPA1基因結(jié)構(gòu)與功能的不斷研究和取得的進(jìn)展，對(duì)于選擇培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)且營(yíng)養(yǎng)豐富的新品農(nóng)作物具有很重大的意義。由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，科學(xué)家把分子生物學(xué)和水稻株型的生理結(jié)合，通過(guò)對(duì)某些基因的調(diào)控來(lái)改變水稻植株的外部特征，從而選育出水稻的理想株型。中科院遺傳發(fā)育所的李家洋課題組和中國(guó)水稻所的錢(qián)前課題組經(jīng)過(guò)多年的合作與努力，從

11、水稻的理想株型粳稻材料“少蘗粳”中分離得到控制水稻理想株型的IPA1基因。該基因是位于水稻的第8條染色體上的一個(gè)半顯性的基因12-13。為了使水稻產(chǎn)量再上一個(gè)新的臺(tái)階，育種家提出了水稻理想株型的觀點(diǎn)。通過(guò)對(duì)IPA1基因的克隆和分析，研究者發(fā)現(xiàn)該IPA1基因可以很大程度上改變植株的形態(tài)進(jìn)而增加產(chǎn)量。IPA1編碼含有SBP-box的轉(zhuǎn)錄因子OsSPL14,這與擬南芥SQUAMOSA啟動(dòng)子結(jié)合蛋白LIKE-9(SPL9)(At2g42200)的同源性最高。IPA1定位在細(xì)胞核內(nèi)，且具有轉(zhuǎn)錄激活活性。其mRNA的原位表達(dá)分析表明OsSPL14能夠在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期控制水稻分蘗；OsSPL14的高表達(dá)在生殖生

12、長(zhǎng)期能夠促進(jìn)穗分支。水稻粳稻的IPA1基因長(zhǎng)7229bp，其中它的mRNA包括三部分：995到1566,3997到4130， 4233到5150； 它的完整CDS同樣包括三部分分別是1118到1566,3997到4130,4233到4903； IPA1 基因里含有miR156的靶位點(diǎn)，miR156通過(guò)轉(zhuǎn)錄切割和翻譯抑制兩種方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。因?yàn)樯偬Y粳水稻材料在miR156的靶位點(diǎn)發(fā)生點(diǎn)突變，進(jìn)而能夠影響這兩種調(diào)控方式，這會(huì)導(dǎo)致IPA1的轉(zhuǎn)錄物與蛋白量同時(shí)升高。IPA1的轉(zhuǎn)基因研究結(jié)果顯示，雖然點(diǎn)位點(diǎn)的突變導(dǎo)致了氨基酸的變化，但是這個(gè)突變沒(méi)有改變IPA1蛋白的功能。OsSPL14的一個(gè)點(diǎn)突變擾

13、亂OsmiR156 對(duì)OsSPL14 的調(diào)控，OsSPL14突變后，使得水稻的分蘗減少、穗粒數(shù)和千粒重增加，同時(shí)莖稈變得粗壯，抗倒伏能力增強(qiáng)，進(jìn)而提高產(chǎn)量9-10。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)超級(jí)稻研究核心領(lǐng)域是水稻理想株型的選育。IPA1控制著水稻的理想株型的主效數(shù)量性狀。它編碼含有SBP-box的轉(zhuǎn)錄因子，并調(diào)控多個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程。水稻中IPA1的突變體的表現(xiàn)特征符合典型的理想株型特征。IPA1基因在超級(jí)稻品種的培育中具有很大的應(yīng)用潛力，因此，有關(guān)IPA1的同源性分析具有重要意義，不僅可對(duì)IPA1有更深入的了解，還能利用IPA1在其他高等植物的高產(chǎn)性狀，提高我國(guó)乃至全世界農(nóng)作物的產(chǎn)量，為全世界的農(nóng)業(yè)發(fā)

14、展做出重大貢獻(xiàn)。1、材料和方法1.1材料來(lái)源序列利用在線NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢下載水稻IPA1的CDS和蛋白序列，獲得的CDS序列號(hào)為 GU136674.1，蛋白序列的序列號(hào)為ADJ19220.1因此本研究分別以CDS序列和蛋白序列為目的序列，進(jìn)行相關(guān)的同源性生物信息學(xué)分析。待分析序列如下：CDS序列：>Oryza sativa Japonica Group IPA1 (IPA1) gene, cdsATGGAGATGGCCAGTGGAGGAGGCGCCGCCGCCGCCGCCGGCGGCGGAGTAGGCGGCAGCGGCGGCGGTGGTGGTGGAGGGGACGAGCACC

15、GCCAGCTGCACGGTCTCAAGTTCGGCAAGAAGATCTACTTCGAGGACGCCGCCGCGGCAGCAGGCGGCGGCGGCACTGGCAGTGGCAGTGGCAGCGCGAGCGCCGCGCCGCCGTCCTCGTCTTCCAAGGCGGCGGGTGGTGGACGCGGCGGAGGGGGCAAGAACAAGGGGAAGGGCGTGGCCGCGGCGGCGCCACCGCCGCCGCCGCCGCCGCCGCGGTGCCAGGTGGAGGGGTGCGGCGCGGATCTGAGCGGGATCAAGAACTACTACTGCCGCCACAAGGTGTGCTTCATGCATTCCA

16、AGGCTCCCCGCGTCGTCGTCGCCGGCCTCGAGCAGCGCTTCTGCCAGCAGTGCAGCAGGTTCCACCTGCTGCCTGAATTTGACCAAGGAAAACGCAGCTGCCGCAGACGCCTTGCAGGTCATAATGAGCGCCGGAGGAGGCCGCAAACCCCTTTGGCATCACGCTACGGTCGACTAGCTGCATCTGTTGGTGAGCATCGCAGGTTCAGAAGCTTTACGTTGGATTTCTCCTACCCAAGGGTTCCAAGCAGCGTAAGGAATGCATGGCCAGCAATTCAACCAGGCGATCGGATCTCCGGTG

17、GTATCCAGTGGCACAGGAACGTAGCTCCTCATGGTCACTCTAGTGCAGTGGCGGGATATGGTGCCAACACATACAGCGGCCAAGGTAGCTCTTCTTCAGGGCCACCGGTGTTCGCTGGCCCAAATCTCCCTCCAGGTGGATGTCTCGCAGGGGTCGGTGCCGCCACCGACTCGAGCTGTGCTCTCTCTCTTCTGTCAACCCAGCCATGGGATACTACTACCCACAGTGCCGCTGCCAGCCACAACCAGGCTGCAGCCATGTCCACTACCACCAGCTTTGATGGCAATCCTGTGGCACCCT

18、CCGCCATGGCGGGTAGCTACATGGCACCAAGCCCCTGGACAGGTTCTCGGGGCCATGAGGGTGGTGGTCGGAGCGTGGCGCACCAGCTACCACATGAAGTCTCACTTGATGAGGTGCACCCTGGTCCTAGCCATCATGCCCACTTCTCCGGTGAGCTTGAGCTTGCTCTGCAGGGGAACGGTCCAGCCCCAGCACCACGCATCGATCCTGGGTCCGGCAGCACCTTCGACCAAACCAGCAACACGATGGATTGGTCTCTGTAG蛋白序列：>gi|299482812|gb|ADJ19220.1|

19、IPA1 Oryza sativaMEMASGGGAAAAAGGGVGGSGGGGGGGDEHRQLHGLKFGKKIYFEDAAAAAGGGGTGSGSGSASAAPPSSSSKAAGGGRGGGGKNKGKGVAAAAPPPPPPPPRCQVEGCGADLSGIKNYYCRHKVCFMHSKAPRVVVAGLEQRFCQQCSRFHLLPEFDQGKRSCRRRLAGHNERRRRPQTPLASRYGRLAASVGEHRRFRSFTLDFSYPRVPSSVRNAWPAIQPGDRISGGIQWHRNVAPHGHSSAVAGYGANTYSGQGSSSSGPPVFAGPNLPPGGCLAGVG

20、AATDSSCALSLLSTQPWDTTTHSAAASHNQAAAMSTTTSFDGNPVAPSAMAGSYMAPSPWTGSRGHEGGGRSVAHQLPHEVSLDEVHPGPSHHAHFSGELELALQGNGPAPAPRIDPGSGSTFDQTSNTMDWSL1.2 IPA1基因同源性生物信息學(xué)分析所使用的軟件及操作步驟1.2.1水稻同源性分析軟件及操作步驟在NCBI網(wǎng)站上進(jìn)行BLAST比較；操作步驟：1、打開(kāi)NCBI，點(diǎn)擊BLAST，網(wǎng)頁(yè)轉(zhuǎn)至BLAST頁(yè)面； 2、選擇所要進(jìn)行同源分析的序列的類(lèi)型，如核苷酸序列點(diǎn)擊 Nucleotide Blast，若為蛋白序列則選擇Protein B

21、last； 3、在出現(xiàn)的頁(yè)面中粘貼上分析的序列號(hào)或基因序列，選擇同源性相 似程度；4、點(diǎn)擊Blast，完成同源搜索；5、參考E值、S值，S值越高，相似度越大，E值越小越好；下載同 源性相似度高的物種的CDS和蛋白序列。1.2.2水稻IPA1序列比對(duì)軟件及操作步驟運(yùn)用Bioedit進(jìn)行序列比對(duì)；操作步驟：1、將已下載的需要進(jìn)行序列比對(duì)的序列用UltraEdit進(jìn)行編輯，即粘 貼至一個(gè)文本內(nèi)，保存；2、用Bioedit將已重新編輯過(guò)的序列打開(kāi)；3、點(diǎn)擊Accessory Application 后，出現(xiàn)一系列選項(xiàng)，選擇ClustalW Multiple alignment；4、彈出新窗口，在原有基

22、礎(chǔ)上選擇Calculate NJ tree 、FAST algorithm for bootstraps 、Output Clustal foemat with Clustal consensus sequence generation ；5、點(diǎn)擊Run ClustalW，點(diǎn)擊OK；6、現(xiàn)出結(jié)果，保存，分析，備用。1.2.3水稻IPA1系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建軟件及操作步驟利用MEGA對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的建構(gòu)。操作步驟：1、用MEGA把比對(duì)序列的alignment文件軟件打開(kāi)； 2、然后點(diǎn)擊Alignment,選擇Align by ClustalW；3、點(diǎn)擊確認(rèn)；4、彈出新頁(yè)面，點(diǎn)擊Data；5、點(diǎn)擊

23、Export Alignment，選擇MEGA Format；6、將新保存的MEGA格式的文件打開(kāi)；7、點(diǎn)擊Phylogcny,選擇Bootstrap Test of Phylogcny、Construct/Test Neighbor-Joining Tree；8、點(diǎn)擊 Cumputer,，出現(xiàn)NJ Tree；9、點(diǎn)擊File，選擇Export Current Tree (Newick)，保存NJ Tree。2、結(jié)果與分析 IPA1蛋白序列的氨基酸數(shù)目為513，保守位點(diǎn)有70個(gè)，變異位點(diǎn)數(shù)為411個(gè)，能夠提供信息的位點(diǎn)數(shù)目有343個(gè)（表1）；表1 IPA1氨基酸序列比對(duì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)氨基酸數(shù)目aa保

24、守位點(diǎn)數(shù)目conserved變異位點(diǎn)數(shù)目variable信息位點(diǎn)數(shù)目parsim-info51370411343IPA1編碼序列的堿基數(shù)目有1391個(gè)，保守位點(diǎn)只有7個(gè)，變異位點(diǎn)數(shù)目為1256，能夠提供信息的位點(diǎn)有1199（表2）。表2 IPA1 CDS序列比對(duì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)堿基數(shù)目nucleotide保守位點(diǎn)數(shù)目conserved變異位點(diǎn)數(shù)目variable信息位點(diǎn)數(shù)目parsim-info13917125611992.1 IPA1蛋白序列的同源性分析2.1.1IPA1蛋白序列的同源搜索根據(jù)水稻IPA1基因編碼的蛋白質(zhì)在NCBI中檢索出的蛋白序列，其序列號(hào)為ADJ19220.1，之后用在線Blas

25、t軟件檢索出31條其他植物的IPA1氨基酸序列（表3）。它們都具有SBP保守區(qū)域，其中禾本科植物有高粱、二穗短柄草、節(jié)節(jié)麥、短藥野生稻、大麥、小米、小麥、玉米八種。在這些禾本科植物的IPA1氨基酸序列中有結(jié)合蛋白17的節(jié)節(jié)麥、小麥、小米、玉米和二穗短柄草，以及結(jié)合蛋白14的高粱、玉米、小米、短藥野生稻、大麥和二穗短柄草。從整體上看，從Blast中檢索出的32條序列的得分都比較高，分值在207至545之間，對(duì)應(yīng)E值在7e-59至0.0之間；其中禾本科植物的得分更高，E值更低，分值在337至545之間，E值在1e-104至0.0之間，這說(shuō)明禾本科植物的IPA1蛋白與水稻的相似度較高，其他種與水稻的

26、相似度較低。表3 NCBI上下載物種統(tǒng)計(jì)種名拉丁名蛋白科大麥Hondeum vulgare 14 禾本科水稻粳稻Oryza sativa Japonica 14禾本科二穗短柄草Brachypodium distachyon 14和17禾本科短藥野生稻Oryza brachyantha14和17禾本科節(jié)節(jié)草Aegilops tauschii17禾本科玉米Zea mays14和17禾本科高粱Setaria italica14禾本科小麥Triticum aestivum17禾本科白梨Pyrus x bretschneideri14薔薇科蘋(píng)果Malus domestica薔薇科梅Prunus mume

27、9薔薇科野草莓Fragaria vesca9薔薇科海栆Phoenix dactylifera14和17棕櫚科油棕Elaeis guineensis14棕櫚科葡萄Vitis vinifera9葡萄科黃瓜Cucumis sativus9葫蘆科無(wú)油樟Amborella trichopoda14無(wú)油樟科可可樹(shù)Theobroma cacao9梧桐科棉花Gossypium arboreum9錦葵科麻風(fēng)樹(shù)Jatropha curcas9大戟科胡楊Populus euphratica9楊柳科枳Citrus trifoliata蕓香科大豆Glycine max9豆科荷花Nelumbo nucifera17睡蓮科

28、扇形文心蘭Erycina pusilla2蘭科芭蕉亞種Musa acuminata14芭蕉科2.1.2 IPA1蛋白序列的同源性比對(duì)在Bioedit中使用ClustalW對(duì)水稻的蛋白序列與在Blast上檢索得到的31條氨基酸序列進(jìn)行比較（圖1），結(jié)果顯示在第57位至第67位，第139位至第228位，第351位至第360位，這32條氨基酸序列有較多相同氨基酸，這說(shuō)明這些區(qū)域具有保守性。其中第141、143、144、147、148、152、154、157、158、159、160、161、164、166、170、172、174、178、179、180、181、182、183、184、185、186、

29、187、189、191、192、193、196、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、245、350、353、360、365位的50個(gè)氨基酸完全相同。值得注意的是在此以外的其他區(qū)域，這32條序列基本沒(méi)有相同的氨基酸，反映了這些區(qū)域的高度變異性特征。圖1水稻IPA1蛋白序列的同源性比對(duì)用MEGA構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，得到兩個(gè)分支，下面將對(duì)每個(gè)分支分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。將這兩個(gè)分支從上往下分別命名為分支A、分支B。在分支A中，高粱、玉米、小米、水稻、節(jié)節(jié)麥、小麥、大麥、二穗短柄草這些和本科植物聚在一起。其中，結(jié)合蛋白14的高粱和玉米分成一

30、個(gè)亞支，支持率為98。這個(gè)亞支與結(jié)合蛋白14的小米聚在一起，支持率為93。同屬于稻屬的兩個(gè)亞種水稻粳稻和短藥野生稻形成一個(gè)亞支，支持率為100；結(jié)合蛋白17的節(jié)節(jié)麥與小麥同屬一個(gè)亞支，支持率為100；該亞支又與結(jié)合蛋白14的大麥聚在一起，支持率為91；二穗短柄草與這個(gè)亞支聚在一起構(gòu)成一個(gè)新的亞支，支持率為63；結(jié)合蛋白17的小米、玉米聚在一起，支持率是89；且與結(jié)合蛋白17的水稻構(gòu)成亞支，支持率為31；之后與結(jié)合蛋白17的二穗短柄草構(gòu)成新的亞支，支持率為40。棕櫚科包括海栆、油棕，它們聚在一起，支持率為99，它們又與芭蕉科的芭蕉亞種構(gòu)成亞支，支持率為72。禾本科、棕櫚科、蘭科與蘭科的扇形文心蘭

31、構(gòu)成亞支，但支持率不高，為40。結(jié)合蛋白17的海栆與以上亞支構(gòu)成新的亞支，支持率為81。分支B中，薔薇科的白梨和蘋(píng)果聚在一起，支持率為82；它們與同屬薔薇科的結(jié)合蛋白9的梅構(gòu)成亞支，支持率為89；同時(shí)與薔薇科的結(jié)合蛋白9的野草莓聚在一起，得到91的支持率。他們與同樣結(jié)合蛋白9的葡萄構(gòu)成一個(gè)亞支，得到的支持率很低，只有14。結(jié)合蛋白9的黃瓜與無(wú)油樟構(gòu)成一個(gè)亞支，但支持率比較低；都結(jié)合蛋白9的梧桐科的可可樹(shù)與錦葵科的棉花聚在一起，支持率為87，這個(gè)亞支與大戟科的麻風(fēng)樹(shù)構(gòu)成新的亞支，支持率為45；楊柳科的胡楊與蕓香科的枳聚在一起，得到的支持率為45，這一亞支與上一亞支又形成新的亞支，獲得71的支持率

32、；與大豆形成的亞支得到的支持率為50；與睡蓮科的荷花所得亞支的支持率為81。從該系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，我們可以發(fā)現(xiàn)結(jié)合蛋白14的植物基本聚在一起，結(jié)合蛋白17的植物基本聚在一起，結(jié)合蛋白9的植物基本聚在一起，且均得到較高的支持率。圖2 水稻IPA1蛋白序列同源性分析NJ樹(shù)2.2 IPA1編碼序列的同源性分析2.2.1 IPA1編碼序列的同源搜索 根據(jù)水稻IPA的基因序列在NCBI中檢索出的編碼序列，其序列號(hào)為GU136674.1，之后用在線Blast軟件檢索出14條其他植物的IPA1編碼序列(表2)。它們都具有SBP保守區(qū)域，包括玉米，小米、短藥野生稻、二穗短柄草、大麥、小麥、高粱、油棕、海栆、芭蕉。

33、分值在1242至60.2之間，對(duì)應(yīng)E值在8e-05至0.0之間。2.2.2 IPA1編碼序列的同源性比對(duì)在Bioedit中使用ClustalW對(duì)水稻的CDS序列與在Blast上檢索得到的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì)（圖3），結(jié)果顯示在第125位至第158位，第356位至第988位，第1253位至第1290位，這15條氨基酸序列有較多相同氨基酸，這說(shuō)明這些區(qū)域具有保守性；其中第356位至第372位、第466位至第469位、第475位至第501位、第511位至第521位、第553位至第572位、第646位至第658位、第952位至第988位、第1253位至1284位的氨基酸基本完全相同，這些區(qū)域可能為保守區(qū)

34、域。值得注意的是在此以外的其他區(qū)域，這15條序列基本沒(méi)有相同的氨基酸，反映了這些區(qū)域的高度變異性特征。圖3水稻IPA1編碼序列的同源性比對(duì) 用MEGA構(gòu)建的編碼基因的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中,有兩大分支，下面將對(duì)這兩個(gè)分支進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明（圖4）?，F(xiàn)將這兩大分支從上到下命名為分支一和分支二。 分支一主要包括禾本科植物，結(jié)合蛋白17的玉米與結(jié)合蛋白17的小米聚在一起，支持率為100；結(jié)合蛋白17的短藥野生稻與結(jié)合蛋白17的二穗短柄草聚在一起，支持率為100；從系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中可看出結(jié)合蛋白17的植物多數(shù)聚在一起，支持率高達(dá)100；大麥與結(jié)合蛋白17的小麥聚在一起，支持率為100，這個(gè)亞支與結(jié)合蛋白14的二穗短柄草

35、形成亞支，得到的支持率為100，這一亞支與上一亞支形成新的亞支，但支持率較低，只有38。水稻的兩個(gè)亞種粳稻和短藥野生稻聚在一起，支持率高達(dá)100，結(jié)合蛋白14的玉米與高粱聚在一起，且與結(jié)合蛋白14的小米形成亞支，支持率都是100；該亞支與上一亞支構(gòu)成新亞支的支持率僅為59。在分支二中結(jié)合蛋白17的海栆與結(jié)合蛋白14的油棕聚在一起，支持率為90，且它們同屬于棕櫚科；這個(gè)亞支與結(jié)合蛋白14的芭蕉科的芭蕉亞種形成新的亞支，其支持率為100。圖4 IPA1的編碼基因同源性分析NJ樹(shù)3、討論與結(jié)論IPA1基因是水稻的高產(chǎn)基因，具有調(diào)控初級(jí)分枝數(shù)量、參與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段萌芽分支的調(diào)控、在幼穗階段能增加穗分枝等

36、功能，對(duì)于IPA1的研究主要集中于其調(diào)控水稻高產(chǎn)的分子機(jī)理和作用機(jī)制。本研究主要探究了IPA1基因在高等植物中的同源性，通過(guò)探究過(guò)程與結(jié)果分析得出IPA1基因在禾本科植物如高粱、玉米、小米、水稻、節(jié)節(jié)麥、小麥、大麥、二穗短柄草中的同源性較強(qiáng)，在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中主要集中在一起，且得到的支持率較高；IPA1基因在水稻與一些非禾本科高等植物中的同源性也比較高，如棕櫚樹(shù)的油棕、海栆，薔薇科的蘋(píng)果、梅、野草莓，以及棉花、大豆等農(nóng)作物。這也就說(shuō)明IPA1也可能在其他高等植物，尤其是與人類(lèi)生活聯(lián)系緊密的一些植物、農(nóng)作物中起到提高產(chǎn)量的作用。這一研究為深入了解IPA1在高等植物中的生物學(xué)功能打下一定的基礎(chǔ)，關(guān)于I

37、PA1在其他高等植物中的表達(dá)機(jī)理及具體的功能特點(diǎn)有待進(jìn)一步的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究。參考文獻(xiàn)1 張利華，王美娥.超高產(chǎn)水稻理想株型的研究進(jìn)展J.種子，2001，（5）：36-38.2 陳溫福，徐正進(jìn)，張龍步.水稻超高產(chǎn)育種生理基礎(chǔ)M.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， 1995,21（4）：213-2173 凌啟鴻，陸衛(wèi)平.水稻根系分布與葉角關(guān)系的研究初報(bào)J.作物學(xué)報(bào)，1989,15（2）：123-1314 Kosala R, Ernst S, Renee L. Control of water uptake by rice (Oryza sativa L.):role of the outer part the root J.Planta.2003,217(2):193-205 5 李合松，黃見(jiàn)良.雙季稻超高產(chǎn)栽培條件下根系特性的研究J.激光生物學(xué)報(bào)，1999,8（3）： 199-2006 凌啟鴻.水稻莖干維管束數(shù)與穗部性狀的