《表3 绶草matK蛋白分子功能本体分析及可靠度(%)》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《绶草属植物matK基因序列变异及对蛋白分子作用力和功能的影响》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

绶草野生资源稀少、全世界大约有38种（Liu et al.，2013）。李家敏等（2014，江苏农业科学，42(5）:30-33)利用核糖体DNA基因内转录间隔区序列（rDNA internal transcribed spacer，rDNA-ITS）分析江西省宜春和赣州2个地区的野生绶草遗传多样性，发现rD-NA-ITS分子标记所显示的信息位点较少。本研究基于matK基因构建不同绶草的NJ系统进化树，结果显示9种绶草matK基因能够较好地被区分开来（图2）。在进化过程中，SlumatK基因最早分化出来，9种绶草matK基因中的SmmatK与SomatK进化关系最近，SlumatK与SgmatK基因进化关系最远（表1），说明matK基因可以作为区分绶草基因系统进化的有效分子标记。植物matK蛋白通常含有一个易于识别的domainX区域，其特征性标记为包含SX3-6TLAXKXK序列（Mohr et al.，1993；Hao et al.，2010）。本研究显示9种绶草matK蛋白序列内部均包含domain X区域，其特征序列为SCARTLARKHK，说明不同绶草matK蛋白功能性区域具有高度保守性（图3）。matK基因高度的碱基替换或颠换几率可导致编码蛋白产生大量氨基酸变异，碱基插入或缺失也可导致编码区的三联密码子发生移码突变，从而导致基因功能的丧失。GenBank中约有2 500种兰科植物matK基因被认为假基因（Hirao et al.，2009；Barthet et al.，2015）。在本研究中，9种绶草matK基因核苷酸序列变异最终产生40个氨基酸变异，但均未导致matK蛋白发生无义突变（图3）。我们研究了绶草matK蛋白保守domain X区域内3处氨基酸变异对蛋白分子作用的影响，结果发现9种matK蛋白第394位氨基酸存在亮氨酸（L394）和异亮氨酸（I394）之间的变异、第447位氨基酸存在半胱氨酸（C447）和色氨酸（W447）之间的变异，但均未引起蛋白质内部氨基酸残基分子作用力的变化。与其余几种绶草matK蛋白相比，SlumatK蛋白虽然在第432位发生精氨酸（R432）变异，但该氨基酸残基的分子作用力仍然与SmmatK、SomatK、ScmatK、SvmatK和SgmatK蛋白对应位置未发生变异的氨基酸（K432）类似，表现为与第430位丝氨酸（S430）的氧原子存在分子作用且作用距离为3.5魡。有趣的是，我们还发现SoematK、SamatK和SlmatK这3种蛋白在第432位氨基酸（K432）虽未发生变异，但该处氨基酸的分子作用方式仍然与另外6种绶草matK蛋白对应氨基酸残基的分子作用方式存在细微差别，表现为能够同时与第430位丝氨酸（S430）和第352位苏氨酸（T352）的氧原子发生作用，说明不同绶草matK基因内部的氨基酸残基分子作用方式可存在细微差别（图4）。matK是叶绿体Ⅱ型内含子编码的唯一成熟酶，它通过与内含子RNA发生结合从而参与多种Ⅱ型内含子的剪接过程（Neuhaus and Link，1987）。基因本体论分析结果表明9种绶草matK蛋白的主要功能均表现为结合，包含有机环复合物结合、核酸结合、异环有机环复合物结合和RNA结合，参与核酸代谢、细胞氮复合代谢、有机环复合物代谢、含核酸复合物代谢、细胞大分子物质代谢、有机物质代谢、m RNA代谢、细胞芳香复合代谢、杂环代谢、初级代谢、基因表达和mRNA加工等过程，说明绶草matK基因虽然具有丰富的基因变异信息，但其蛋白功能可能受到严格约束从而高度保守（表3；表4）。