用比较基因组学方法研究黏菌在系统进化中的地位及条码基因的筛选

比较基因组学是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。该学科的发展及所取得的成果与序列的积累相同步, 尤其是人类全基因组序列的分析与比较使其成为整个生物学领域最新、最重要、进展最快和影响最大的学科之一。对于黏菌来说, 比较基因组学研究具有更重要的意义。可有助于解释黏菌特殊的生活史循环和分类地位。2005年盘基网柄菌全基因组序列的公布和随后多头绒泡菌基因组计划的启动，为黏菌的基因组学以及分子系统学研究提供了新方向。本研究正是在此研究基础上，利用比较基因组学方法，将盘基网柄菌全基因组序列和多头绒泡菌的部分序列与其它生物如真菌、植物、动物、细菌等的全基因组序列相比较，以寻找黏菌与其它物种基因组间的相似性和差异性, 进而阐述黏菌在生物界系统演化中的地位，并筛选1-2个可用于条码系统建立的基因，此研究将为黏菌分子系统学研究探索新途径。

本项目建立了盘基网柄菌Dictyostelium discoideum的全基因组序列数据库，以及40种动物（其中包括26种原生动物）、26种菌物、9种植物、15种细菌的全基因组数据库。将盘基网柄菌的13 498个基因分别与植物、动物、菌物、细菌进行比较，结果表明盘基网柄菌与供试的90种生物的共有基因为2428条。盘基网柄菌仅与动物共有的基因为3557条，其中与原生动物共有的基因为3369条；仅与植物共有的基因为1条；仅与菌物特有基因为14条；仅与细菌共有基因为4条，由此可见盘基网柄菌与原生动物具有更广泛的同源性，这也进步证明将盘基网柄菌归在原生动物界是合理的。.初步探讨了盘基网柄菌与26种菌物之间共享基因的分布情况，结果表明它们的共有基因为4092条。 盘基网柄菌仅与卵菌Oomycota共有的基因为301条；仅与壶菌Chytridiomycota共有的基因为214条；仅与子囊菌Ascomycota共有的基因为108条；仅与接合菌Zygomycota共有的基因为70条；仅与担子菌Basidiomycota共有的基因为39条。以上五个类群与盘基网柄菌的共享基因都在5100-5700条这一范围内。进一步研究发现，盘基网柄菌与本研究所选用的26个基因组的匹配基因共有49条，分布在盘基网柄菌1-6号染色体上，其中46条分属不同的18个基因功能家族，另外3条为假设蛋白。在49条基因中rab家族、rac家族占较大比例。.同时分析了盘基网柄与紫柄菌Dictyostelium purpureum、轮柄菌Polysphondylium pallidum和D. fasciculatum间共有基因的分布情况，为下一步开展黏系统进化研究提供了新的思路和依据。设置阈值为e-value ≤ 1E-5，结果表明四者的共有基因为8429条。盘基网柄菌仅与D. purpureum共有的基因为1154条；仅与D.fasciculatum共有的基因为83条；仅与P. pallidum共有的基因为62条，而与D. fasciculatum和P. pallidum两个种的关系可能稍远些。同时对一些黏菌的COI和EF1A基因进行了PCR扩增和序列测定，初步探讨了这些黏菌类群间的系统学关系。.本项目共发表论文7篇，另有2-3篇在撰写中。