摘要：为揭示类胡萝卜素双加氧裂解酶基因(CCDs)控制植物的生长状况的影响，本研究采用生物信息学的方法，从NCBI网站上下载了12科22种植物的CCD7/CCD8基因的CDS序列及其氨基酸序列，对其进行了比对并进一步同源性分析，构建了其系统发育树。我们的研究结果表明：在基于核苷酸及氨基酸的系统发育树中，亲缘关系较近的物种，例如来自同一科的物种包括十字花科、茄科、禾本科的物种均很好地聚在了不同的分支，且支持率高。进一步，我们以禾本科为主基于其CDS序列构建了系统发育树，禾本科的物种很好地聚为一支，支持率为100%。我们的研究结果表明CCD7/CCD8在高等植物中具有较高的同源性，尤其是在禾本科类群当中，这对于我们进一步研究禾本科植物在逆境情况下的生长具有一定的揭示意义。

关键词：CCD7;CCD8;同源分析;序列比对;系统发育树

The homology and bioinformatics analysis of rhizome genes for Poaceae

Abstract: To reveal the role of carotenoids with double oxygen lyase gene (CCDs) played in the influence of plant growth, we downloaded the DNA sequences and the amino acid sequences of the CCD7/CCD8 gene for 22 species which represented 12 families from the NCBI website, based on bioinformatics methods. Then after alignment and further homology analysis, the phylogenetic trees were constructed. Our results showed that: in the nucleotide-based and amino acid-basedphylogenetic tree, a close phylogenetic of the species which had more closely relationships, such as species from the same family were formed a calde with high support, such as Cruciferae, Solanaceae, and Poaceae. Moreover, the CDS (coding sequence) sequence-based phylogenetic tree were constructed, species of Poaceae were formed a clade with the support value 100%. Our research suggested that the CCD7/CCD8  genes has a high homology in higher plants, especially in taxa Poaceae, which would helpful for our further study of growth under adverse circumstances in Poaceae  

species.

Key word: CCD7;CCD8;Homologous analysis;Sequence Alignment;Phylogenetic tree

目    录

摘  要 1

引言 2

1、材料和方法 3

1.1材料来源序列 3

1.2 CCD基因同源性生物信息学分析所使用的软件及操作步骤 8

1.2.1玉米同源性分析软件及操作步骤 8

1.2.2玉米CCD7及CCD8序列比对软件及其操作步骤 8

1.2.3 CCD7及CCD8系统发育树的构建软件及操作步骤 9

2、结果与分析 9

2.1  CCD蛋白序列的同源性分析 10

2.1.1 CCD蛋白序列的同源搜索 10

2.1.2 CCD蛋白质序列的同源性比对 12

2.2 CCD编码序列的同源性分析 15

2.2.1 CCD编码序列的同源搜索 15

2.2.2 CCD编码序列的同源性比对 16

3、 讨论与结论 19

参考文献 21

致  谢 23

禾本科植物地下茎相关基因的同源性生物信息学分析

引言

CCD是类胡萝卜素裂解双加氧酶[1]（carotenoid cleavage dioxygenase），CCD7和 CCD8基因参与了新型植物激素[2]即独脚金内酯[3]（strigolactones,SLs）的生物合成[3]。利用独脚金内酯的生物并人工合成其类似物GR24去处理cl2,其中水稻的分蘖表型得到了有效的抑制[4]。构建系统进化树进行分析，发现CCD7/8基因在几乎大部分的植物中都有同源的蛋白，玉米CCD7蛋白与同属禾本科的水稻，高粱以及二穗短柄草的同源性非常高[5]。有关研究也表明了CCD7/8基因在植物大部分的组织都有表达。

在AtCCD基因家族中，AtCCD7和CCD8基因分别编码一个质体区域化蛋白[6]，并参与了侧根和侧芽的萌发。研究人员利用突变体的相互嫁接实验进一步证明了CCD7和CCD8在根系中有生理活性[7]。即使在野生拟南芥的下胚轴存在微量时，也能够表现出很高的生理活性，同时它们也是突变根系发生所必须的信号物质，并且它们通过木质部向顶端运输，从而对发枝一定的产生影响。Schwartz等通过实验，推测出：AtCCD7裂解β-类胡萝卜素生成C27的10’-脱辅基-β-类胡萝醛/酮，然后AtCCD8裂解C27的10’-脱辅基-β-类胡萝醛/酮生成C18的13-脱辅基-β-类胡萝卜素和C9的二醛且其中之一可能具有抑制侧根、侧芽萌发的生物学特性[8]。在此过程中AtCCD7裂解β-类胡萝卜素是抑制剂生物合成途径的关键步骤。水稻OsCCD7突变体，表现为根部大量分蘖，从而抑制了生长，进而表明单子叶植物的分蘖也是被未确定的脱辅基类胡萝卜素抑制的[9]。