摘要：苹果酸脱氢酶(MDH)可引起草酰乙酸盐的氧化作用以形成苹果酸盐,增加植物体内苹果酸的含量,从而显著提高植物体的耐酸性以及对铝毒的抗性。本研究通过对7科13种植物的MDH基因的同源性分析，构建了其系统发育树。基于其氨基酸序列所构建的系统发育树结果表明：来自同一科的物种均很好地聚为了不同的分支，且支持率高。但是在基于核苷酸序列所构建的系统发育树中，十字花科的物种并没有聚为一个分支。我们的研究结果表明MDH在高等植物中具有较高的同源性，尤其是在蛋白质序列当中。这对于我们进一步研究提高植物的苹果酸的含量有重要作用。

关键词：同源分析；序列比对；系统发育树

The homology analysis of Malate Dehydrogenase genes

Abstract：Malate dehydrogenase (MDH) can cause oxidation of oxaloacetate to malate formation, increase the content of apple plant acid, which significantly improve the acid resistance of plant and resistance to aluminum toxicity. Here, through homology analysis of MDH gene from 13 species in 7 families, the phylogenetic tree was constructed. In the amino acid-based phylogenetic tree, a close phylogenetic of the species which had more closely relationships, such as species from the same family were resolved as a monophyletic group with high support. And in the nucleotide-based phylogenetic tree, species from the Cruciferae were not formed a calde. The results indicated that the MDH gene had high homology in the higher plants, especially in amino acid-based tree, which provided important information for further study on how to improve the content of malic acid in higher plants.

Key words: Homologous analysis ; Sequence Alignment ; Phylogenetic tree

目录

摘要 1

引言 2

1、材料和方法 2

1.1材料来源序列 2

1.2基因同源性生物信息学分析所使用的软件及操作步骤 4

1.2.1同源性分析软件及操作步骤 4

1.2.2MDH的基因和蛋白质序列比对软件及操作步骤 4

1.2.3MDH系统发育树的构建软件及操作步骤 5

2、结果与分析 5

2.1MDH编码序列的同源性分析 6

2.1.1MDH编码序列的同源搜索 6

2.1.2MDH编码序列的同源性比对 7

2.2MDH蛋白序列的同源性分析 8

2.2.1蛋白序列的同源搜索 8

2.2.2IPA1蛋白序列的同源性比对 8

3、讨论与结论 10

参考文献 10

致谢 12

苹果酸脱氢酶基因的同源性分析

引言

苹果酸脱氢酶(malatedehydrogenase,MDH)广泛存在于自然界当中,负责催化苹果酸与草酸乙酸之间的可逆转换,主要参与TCA循环、光合作用、C4循环等代谢途径[1]。苹果酸脱氢酶可分为NAD2依赖性的MDH(NAD2MDH)和NADP2依赖性的MDH(NADP2MDH)。在所有真核生物和大部分细菌中，MDH通常形成同源二聚体，在少数细菌中为四聚体。它在柠檬酸循环中催化苹果酸形成草酰乙酸,也可催化草酰乙酸形成苹果酸[2]。

我国作为一个农业大国，每年却有大面积的耕作土壤不同程度的受到酸雨的影响，给农民造成了巨大的经济损失。酸雨作为一种常见的自然灾害，会使土壤酸化。危害具体表现为土壤中的铝会以离子型态进入到土壤溶液中，对植物产生重金属毒害，使植物不能良好的生长发育。酸性土壤中的铝毒是农作物生长的主要限制因子。研究发现，为了提高植物对土壤中磷元素的吸收通过遗传工程进行植物分子改良育种[3]，在植物中超量表达MDH基因后增强转基因植物对有机酸的吸收，植物有机酸含量的增多可以增加细胞的渗透压并且可以螯合除去部分离子，从而改善植物对盐的耐受性[4]。

苹果酸脱氢酶(MDH)可引起草酰乙酸盐的氧化作用以形成苹果酸盐,增加植物体内苹果酸的含量,从而显著提高植物体的耐酸性以及对铝毒的抗性。这对于我们进一步研究提高植物的苹果酸的含量有重要作用[5]。