荷花高亲和力钾离子转运体（HAK）基因家族的适应性进化研究
毕业论文关键词：荷花，HAK，系统进化树，正选择,基因转换
Study Adaptive Evolution of High Affinity Potassium Transporter (HAK) Gene Family of LOTUS[Nelumbo nucifera]
Abstract：K+ is one of the important nutrient elements of plant growth, while the high-affinity K+ (HAK) transporter gene family plays an important role in the K+ transporter gene family and plant growth and development and stress conditions. 13 and 27 HAK transporter genes were found in the model plant Arabidopsis and important economic crop rice. In this study, we searched the whole genome of the lotus, and found 18 K+ transporter genes. In the phylogenetic tree, the HAK transporter gene family of Arabidopsis, lotus and rice was pided into five subfamilies. In this experiment, we identified and analyzed the functional HAK transporter genes of the lotus and the positive selection and gene conversion. The result shows that positive selection and gene conversion are importante in the evolution of the K+ transporter gene family of lotus.
Key words：lotus,HAK,phylogenetic tree,positive selection,gene conversion
目录
摘要 3
关键词 3
Abstract 3
Key words 3
1 引言 3
2 材料与方法 4
2.1 在基因组水平上鉴定荷花HAK基因 4
2.2 多序列联配并构建系统发生树 4
2.3 正选择的检验 4
3 结果 5
3.1 荷花中的HAK转运体基因 5
3.2 荷花HAK基因的系统发生分析 8
3.3 正选择位点和基因转换的检验 10
4 讨论 12
致谢 13
参考文献 13
荷花高亲和力钾离子转运体（HAK）基因家族的适应性进化研究
1 引言
钾是植物发育所必需的营养元素之一，也是植物细胞渗透压的重要组分，其在植物体内参与的反应众多，丰富的含量和广泛地分布都是它无可替代的原因[1]。钾离子的含量占植物细胞干重约0.8%～8.0%，在植物细胞内钾离子含量文持在80～200mmol/L[2]。钾参与了蛋白质与糖类的合成过程、渗透调节、氮元素代谢和脂肪代谢、提高植物的抗逆性、促进光合作用、控制细胞膜的极化等生理活动，同时催化植物细胞内多种酶的合成与代谢[1]。在目前的研究中发现，高亲和力钾离子转运体(high-affinity K+，HAK)家族的成员数目，在是植物钾离子转运体的4个家族——KUP/HAK/KT基因家族、HKT/Trk基因家族、KEA基因家族和CHX基因家族中是最多的，可见其地位举足轻重[3]。HAK转运子基因家族成员功能各不相同，它们各自分散于植物体的不同器官和组织中，其中有一部分在特殊的发育时间段和部位表达，绝大部分的HAK转运子基因都经过历位科学研究者的实验和研究检验证明为K+的转运体，受K+饥饿的诱导。植物主要依靠钾离子通道和转运载体完成对K+的吸收、转运与分配等一系列生理活动[4]。根据蛋白对K+的亲和性程度来分类的话，KUP/HAK/KT家族分为高亲和性、低亲和性和双亲和性三类[1]；而根据分子系统发生学分类方法进行分类可将其分为4个基因进化簇[5]。