摘要
水平基因转移(HorizontalGeneTransfer,HGT)是生物界普遍存在的基因非垂直遗传现象，在植物的起源和进化中有着重要功能。其中裸子植物基因组研究进展缓慢,仅有少数水平基因转移事件被发现。红豆杉(Taxuschinensisvar.mairei)作为抗癌明星植物，其高质量基因组已得到解析，课题组前期研究发现红豆杉基因组中存在HGT现象及相关毒素蛋白。因此本研究以水平转移基因的挖掘为基础，通过分析水平转移基因及其编码蛋白的功能、探明红豆杉HGT毒素蛋白的进化与功能变化，来解析一个红豆杉中的水平基因转移事件，对理解水平基因转移在红豆杉乃至裸子植物适应性进化具有重要的科学价值。 本研究的主要结果如下: 1、在红豆杉基因组中发现了六个水平转移基因，分别来源于细菌、真菌和动物;功能涉及植物的生长发育、调控和抗逆等，其中明确了来自细菌的具有生物抗性的毒素蛋白这一罕见的水平转移事件。 2、通过对红豆杉内毒素蛋白的鉴定与进化分析，推断其起源时间约为五亿三千万至三亿年前，经历了纯化选择、分化和重组等进化过程，最终分化为了两个类群，且在组织特异性的表达特征暗示其可能与抗生物胁迫有关。 3、通过数据库检索与功能分析，发现在自然界中存在六类毒素蛋白的同源基因;除艰难梭菌外，其他类群都缺失了关键致病结构域—GTD,仅保留了跨膜和穿孔的功能结构域，红豆杉与光杆菌、假单胞菌的毒素蛋白相似性高，且后者具备杀虫毒性。 4、对裸子植物组学数据进行搜集、整理与检索后，发现该毒素蛋白在裸子植物中呈零散分布;苏铁类群作为裸子植物的根部物种也拥有该基因，表明该水平基因转移事件可能发生在裸子植物祖先物种，为裸子植物的祖先物种提供生物抗性。
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