洲大博士学位论文答辩 8 论文题目: 水稻基因组的进化选择模式研究 专业:生物信息学 答辫人:郭兴益 导师:樊龙江教授,朱军教授 浙江大学生命科学学院 2008-6-9 洲江学博土学位论文答辩
水稻基因组的进化选择模式研究 樊龙江教授, 朱军教授 郭兴益 生物信息学 浙江大学生命科学学院 2008-6-9
进化论的发展历程 进化论 遗传学 群体遗传学 分子进化理 论 学博士学位论文答辩 孟德尔 SOTD KIML3A
进化论的发展历程 浙江大学生命科学学院 2 遗传学 进化论 群体遗传学 分子进化理 论
DNA序列水平上的进化 基因序列1: ATG AAC…ACG 基因序列2: ATG AAC…ACG 有效群体 基因序列3: ATG AAC…ACG 基因序列4: ATG AAC…ACG… 重组/转换 基因序列1: ATG AAC…ACG 易位/倒 突变 基因序列2 ATG AAT:ACA 基因序列3: ATG AAC…ACG 基因序列4: ATG AAC…ACG… 基因序列1: ATG AAT∴ACG 变异 基因序列2: ATG AAC…ACA… 基因序列3: ATG AAC…ACG 基因序列4: ATG AAC…ACG 遗传漂变定向选择平衡选择净化选择 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
DNA序列水平上的进化 浙江大学生命科学学院 3 遗传漂变 突变 重组/转换/ 易位/倒位 定向选择 平衡选择 变异 基因序列1: ATG AAC … ACG … 基因序列2: ATG AAC … ACG … 基因序列3: ATG AAC … ACG … 基因序列4: ATG AAC … ACG … ……………………………………….. 有效群体 基因序列1: ATG AAC … ACG … 基因序列2: ATG AAT … ACA … 基因序列3: ATG AAC … ACG … 基因序列4: ATG AAC … ACG … ……………………………………….. 基因序列1: ATG AAT … ACG … 基因序列2: ATG AAC … ACA … 基因序列3: ATG AAC … ACG … 基因序列4: ATG AAC … ACG … ……………………………………….. 净化选择
选择的证据 分子群体遗传 尝学 分子进化 基因序列1: ATG AAG…ACG 同源基因1: ATG TTC… ACG CCT 基因序列2: ATG AAC.ACG 同源基因2: ATG TTT… ACG CCT 基因序列3: ATG AAC…ACG 基因序列4: ATG AAC…ACG TTC e TTT N代后 同义替代dS 同源基因1: ATG TTC. ACG CCT 同源基因2: ATG TTT…. TCG CCT 基因序列1: ATG AAG…ACG… 基因序列2: ATG AAG…ACG ACG Thr 基因序列3 ATG AAG…ACG TCG Se 基因序列4: ATG AAG…ACG 非同义替代dN 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
选择的证据 浙江大学生命科学学院 4 基因序列1: ATG AAG … ACG … 基因序列2: ATG AAC … ACG … 基因序列3: ATG AAC … ACG … 基因序列4: ATG AAC … ACG … ……………………………………….. 基因序列1: ATG AAG … ACG … 基因序列2: ATG AAG … ACG … 基因序列3: ATG AAG … ACG … 基因序列4: ATG AAG … ACG … ……………………………………….. 同源基因1: ATG TTC … ACG CCT … 同源基因2: ATG TTT … ACG CCT … 同源基因1: ATG TTC … ACG CCT … 同源基因2: ATG TTT … TCG CCT … TTC TTT Phe 同义替代dS ACG TCG Thr Ser 非同义替代dN 分子群体遗传学 分子进化 N代后
Science The RICE Genome 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
浙江大学生命科学学院 5
构成了本论文的研究框架 RNA结合位点 水稻 进化的理念看水稻 基因 组序 内含子 编码基因 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
浙江大学生命科学学院 6 进化的理念看水稻 水稻 基因 组序 列 内含子 miRNA结合位点 编码基因
第一章水稻 mIRNA结合位点的进化模式 5端侧翼序列 21-24nt 3'端侧翼序列 编码基因 mirNA 1) mirNa捕获/丢失目标基因的速率? 全基因 同源基因对 2) mirNA捕获/丢失目标基因的机制? 组倍增 数据 明确的发生时间 3)结合位点区间是否存在选择? 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
第一章 水稻miRNA结合位点的进化模式 浙江大学生命科学学院 7 5’端侧翼序列 3’端侧翼序列 miRNA 21-24nt 1） miRNA捕获/丢失目标基因的速率？ 2）miRNA捕获/丢失目标基因的机制？ 3）结合位点区间是否存在选择？ 全基因 组倍增 数据 同源基因对 明确的发生时间 编码基因
进化景象 保守 mirNA +(ml miRNA Target 丢失 全基因组络增 约7千万年 约5千万年中禾本科分化 Target mirNA Target 获得 现在 水稻 玉米 p=80/(15×2+80)=0.727 J=p/2t=0.727/(2×70×106)=52×109 (每年每一个靶基因的 miRNA获得居失率) 浙江大学生命科学学院 8 洲江学博士学位论文答辩
浙江大学生命科学学院 8 全基因组倍增 禾本科分化 水稻 约5千万年 约7千万年 现在 玉米 m t m t m t m t m t m t + 保守 丢失 获得 p=80/(15×2+80)=0.727 μ = p/2t = 0.727/(2 ×70 ×106 ) = 5.2×10-9 (每年每一个靶基因的miRNA获得/丢失率) 进化景象 miRNA Target miRNA Target Target miRNA
进一步区分结合位点获得/丢失 A 001g63190 B 003gl18640 O501277 0s04g55110 os01g03110 os01g62600 At2g12400 05g38420 AFI32121(P1) miR535 5 CGCACGAGAGAGAGCAACAGU 0.250.200.15 Os02g09080 UCGUGCUCUCUCUCGUCGUCU(3)* miR397a 5 GUAGUUGCGACGUGAGUUACU 3 Os06g43780 CUCUCCUCCUGCUGUUCGUCU(>4 Oso1g03 110 CGGUGGUGGUGGUCGCGGCCU(>4 0s05g38420 CAUCAACGCUGCACUCAACGA(1)* Ds02955590 CCAUGGCAUUGCCUGUUUCCC(>4) 01g62480 FAUCAACGCCGCGCUCAACGA(3) Os04g55110 GCGGCGUCGCCUAUGUCGUUC(>4) 05g38390 0s01g62 600 GAUCAACUCGGCGCUCAACGA(5) 图21基因家族内mR397a(A)与mR535(B)结合位点的获得和丢失。 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
进一步区分结合位点获得/丢失 浙江大学生命科学学院 9 Os12g15680 * Os12g15920 Os01g63180 * Os07g01110 Os01g63190 * Os01g63200 * Os11g16260 Os11g42200 Os11g42220 Os01g61160 * Os03g18640 Os11g47390 Os01g27700 Os02g51440 * Os01g44330 * Os05g38390 * Os01g62600 Os01g62480 * Os01g62490 * Os05g38410 * Os05g38420 * Os03g16610 * At05g60020 AF132121(Pt) 9 5 100 100 100 100 100 9 9 100 9 8 9 3 100 9 7 100 9 6 9 5 6 6 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 Os02g09080 * Os06g43780 Os04g55110 Os01g03110 Os02g55590 At2g12400 100 100 5 9 0.3 0.2 0.1 0.0 图 2.1 基因家族内miR397a （A）与miR535 （B）结合位点的获得和丢失。 A B
miRNA Target mirNA get N target mirNa ew target 浙江大学生命科学学院 洲江学博士学位论文答辩
浙江大学生命科学学院 10 miRNA Target New target Target gene miRNA miRNA New target