两种疫霉菌基因组中rxlr家族效应子基因的分析与比较
效应子是病原菌分泌到寄主细胞间或细胞内行使功能的一类蛋白分子，由病原菌基因组上相关的基因编码而成，研究人员在大豆疫霉（Phytophthora sojae）基因组中归类出了一个RxLR效应子家族，根据目前的研究结果，这个效应子家族是植物病原卵菌所特有的，该家族的基因在疫霉属(Phytophthora)的病原菌中大量存在，且许多RxLR效应子已被证明在疫霉菌的致病过程中发挥着重要的作用；但RxLR家族效应子之间基因序列高度分化，在不同的疫霉菌之间很难找到比较保守的RxLR基因。本课题使用生物信息学的方法对卵菌疫霉属clade7分支上的瓜类疫霉（P. melonis）RxLR效应子家族成员进行了预测，并将其与同为clade7分支上的大豆疫霉（P. sojae）RxLR效应子家族成员进行比较分析并找出种间存在的较保守的RxLR效应子。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 引言2
2 材料与方法2
2.1序列来源2
2.2生物信息学软件2
2.2.1 SignalP 3.02
2.2.2 TMHMM2
2.2.3 BLAST3
2.2.4 HMMER3
2.2.5 BioEdit3
2.2.6 MAFFT3
2.3瓜类疫霉RxLR效应子的预测3
2.4两种疫霉RxLR效应子的共线性分析4
3 结果与分析 5
3.1瓜类疫霉RxLR效应子的预测 5
3.2两种疫霉RxLR效应子的共线性分析6
4 讨论 9
致谢10
参考文献11
两种疫霉菌基因组中RxLR家族效应子基因的分析与比较
引言
引言
大豆疫霉（Phytophthora sojae）是卵菌疫霉属（Phytophthora）的病原菌，引起大豆根茎腐病，会造成重大经济损失；瓜类疫霉（P. melonis）是由日本研究者桂琦一在1951年从黄瓜上分离鉴定得到的新种，在我国瓜类疫霉主要引起冬瓜和黄瓜病害。对这两个病原菌物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
种进行研究可以知晓与其生长、致病、增殖、越冬越夏相关的基因，并有针对性的在防控与治理手段上进行调整，从而有效减少生产经济损失。
效应子是病原菌分泌的可改变寄主植物细胞结构和代谢途径从而促进对寄主植物成功侵染或引发寄主防卫反应的一类外泌蛋白分子[1]。病原菌基因组中，有一类与植物编码的抗病基因相对应的受体基因，我们将这些基因称为“无毒基因”，其编码的蛋白称作“无毒蛋白”。RxLR效应子家族是在卵菌无毒蛋白的保守部分中鉴定出来的一类在N端第20120位氨基酸区间中均具有”RxLRdEER”基序[2]，在C端氨基酸序列中部分具有长度约为2130个氨基酸的W,Y保守域即WYdomain[3,7]的效应子，最早于2005年被发现[4]，是植物病原卵菌所特有的。
卵菌中的RxLR家族效应子编码的蛋白具有典型的信号肽序列，能帮助病原菌进入寄主传毒，在比较基因组学的研究中被证明在疫霉的毒力表现中起到重要作用[5]；功能基因组学的研究表明很大一部分的RxLR效应子能抑制寄主免疫反应的产生[5]；操纵植物激素的信号传导是卵菌病原体的主要侵染策略，而信号通路是RxLR效应子的一个主要靶标[6]。且RxLR效应子家族在卵菌中分布十分广泛，因此对这个基因家族的基因进行研究是十分有必要的。
在系统分类上，大豆疫霉与瓜类疫霉同属于卵菌疫霉属clade7分支，是两个近缘种；由于RxLR效应子家族基因高度分化，在不同物种中很难找到保守的RxLR基因，而目前近缘的疫霉菌之间的RxLR基因尚未被进行系统的比较，本课题试图从疫霉属的两个近缘种着手尝试找出部分保守的RxLR基因。目前大豆疫霉的全基因组序列已测通，对其RxLR家族研究也已经进行了较长的时间并已取得了一定进展；瓜类疫霉的基因组则刚刚被实习所在的实验室测序，对RxLR效应子家族的研究尚未开始，因此本课题首先需要对瓜类疫霉RxLR家族的成员基因进行预测。
共线性分析是系统分析中的一种，在遗传学上指一个物种的基因组中相互连锁的基因，在另一物种的基因组中也是连锁关系，而且在两个物种的遗传图上的位置也是相似的；在进化过程中有一些基因始终保持着连锁关系，这对研究基因功能之间的相互关系提供了有用的线索。本课题中将尝试着通过研究两种疫霉菌RxLR家族成员基因之间的共线性来找出一些在这两个物种间比较保守的RxLR基因序列，从而能够将这个研究结果应用到未来对这些序列是否与疫霉菌的一些重要的功能有关的进一步的研究中。
2 材料与方法
2．1 序列来源
大豆疫霉（P. sojae）的基因组序列从JGI数据库（DOE Joint Genome Institute）获取，瓜类疫霉（P. melonis）的基因组序列由实习所在实验室测得，大豆疫霉RxLR效应子家族基因序列从Rays等发表的文献[7]获得。
2．2 生物信息学软件
2.2.1 SignalP 3.0
能够预测来自革兰氏阳性原核生物、革兰氏阴性原核生物、真核生物这些不同生物体的氨基酸序列中信号肽切割位点的存在和位置。预测方法是基于几个计算机人工神经
网络与隐马尔可夫模型的组合，能够进行切割位点和信号肽/非信号肽的预测。
2.2.2 TMHMM
对蛋白质中的跨膜结构域（跨膜螺旋）进行预测。预测结果能显示一个蛋白序列含 有几个跨膜结构域，分别开始与终止于第几个氨基酸，与膜结合时整个蛋白序列方向如何。
2.2.3 BLAST
NCBI网站（www.ncbi.com）中用于进行序列比对的一个程序。将检测序列与目标序列所在数据库中存在的每条已知序列逐一进行全局比对，寻找该序列在全长范围内的最佳比对结果，结果能显示出检测序列和目标序列之间相同/相似的碱基或氨基酸残基的比例值，当相似程度>50%时，检测序列与目标序列可被推测为属于同源序列，相似程度<20%时认为检测序列与目标序列的同源可能性极低。
BLAST程序经常使用的有5种比对形式：
（1）BLASTP：将检测的蛋白序列到蛋白库中比对的一种查询；
（2）BLASTX：将检测的核酸序列到蛋白库中比对的一种查询，会将核酸序列先翻译成蛋白序列，再对每条作一对一的蛋白序列比对，会出现6种结果（一条核酸序列会翻译成可能的6条蛋白序列）；
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
1 引言2
2 材料与方法2
2.1序列来源2
2.2生物信息学软件2
2.2.1 SignalP 3.02
2.2.2 TMHMM2
2.2.3 BLAST3
2.2.4 HMMER3
2.2.5 BioEdit3
2.2.6 MAFFT3
2.3瓜类疫霉RxLR效应子的预测3
2.4两种疫霉RxLR效应子的共线性分析4
3 结果与分析 5
3.1瓜类疫霉RxLR效应子的预测 5
3.2两种疫霉RxLR效应子的共线性分析6
4 讨论 9
致谢10
参考文献11
两种疫霉菌基因组中RxLR家族效应子基因的分析与比较
引言
引言
大豆疫霉（Phytophthora sojae）是卵菌疫霉属（Phytophthora）的病原菌，引起大豆根茎腐病，会造成重大经济损失；瓜类疫霉（P. melonis）是由日本研究者桂琦一在1951年从黄瓜上分离鉴定得到的新种，在我国瓜类疫霉主要引起冬瓜和黄瓜病害。对这两个病原菌物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
种进行研究可以知晓与其生长、致病、增殖、越冬越夏相关的基因，并有针对性的在防控与治理手段上进行调整，从而有效减少生产经济损失。
效应子是病原菌分泌的可改变寄主植物细胞结构和代谢途径从而促进对寄主植物成功侵染或引发寄主防卫反应的一类外泌蛋白分子[1]。病原菌基因组中，有一类与植物编码的抗病基因相对应的受体基因，我们将这些基因称为“无毒基因”，其编码的蛋白称作“无毒蛋白”。RxLR效应子家族是在卵菌无毒蛋白的保守部分中鉴定出来的一类在N端第20120位氨基酸区间中均具有”RxLRdEER”基序[2]，在C端氨基酸序列中部分具有长度约为2130个氨基酸的W,Y保守域即WYdomain[3,7]的效应子，最早于2005年被发现[4]，是植物病原卵菌所特有的。
卵菌中的RxLR家族效应子编码的蛋白具有典型的信号肽序列，能帮助病原菌进入寄主传毒，在比较基因组学的研究中被证明在疫霉的毒力表现中起到重要作用[5]；功能基因组学的研究表明很大一部分的RxLR效应子能抑制寄主免疫反应的产生[5]；操纵植物激素的信号传导是卵菌病原体的主要侵染策略，而信号通路是RxLR效应子的一个主要靶标[6]。且RxLR效应子家族在卵菌中分布十分广泛，因此对这个基因家族的基因进行研究是十分有必要的。
在系统分类上，大豆疫霉与瓜类疫霉同属于卵菌疫霉属clade7分支，是两个近缘种；由于RxLR效应子家族基因高度分化，在不同物种中很难找到保守的RxLR基因，而目前近缘的疫霉菌之间的RxLR基因尚未被进行系统的比较，本课题试图从疫霉属的两个近缘种着手尝试找出部分保守的RxLR基因。目前大豆疫霉的全基因组序列已测通，对其RxLR家族研究也已经进行了较长的时间并已取得了一定进展；瓜类疫霉的基因组则刚刚被实习所在的实验室测序，对RxLR效应子家族的研究尚未开始，因此本课题首先需要对瓜类疫霉RxLR家族的成员基因进行预测。
共线性分析是系统分析中的一种，在遗传学上指一个物种的基因组中相互连锁的基因，在另一物种的基因组中也是连锁关系，而且在两个物种的遗传图上的位置也是相似的；在进化过程中有一些基因始终保持着连锁关系，这对研究基因功能之间的相互关系提供了有用的线索。本课题中将尝试着通过研究两种疫霉菌RxLR家族成员基因之间的共线性来找出一些在这两个物种间比较保守的RxLR基因序列，从而能够将这个研究结果应用到未来对这些序列是否与疫霉菌的一些重要的功能有关的进一步的研究中。
2 材料与方法
2．1 序列来源
大豆疫霉（P. sojae）的基因组序列从JGI数据库（DOE Joint Genome Institute）获取，瓜类疫霉（P. melonis）的基因组序列由实习所在实验室测得，大豆疫霉RxLR效应子家族基因序列从Rays等发表的文献[7]获得。
2．2 生物信息学软件
2.2.1 SignalP 3.0
能够预测来自革兰氏阳性原核生物、革兰氏阴性原核生物、真核生物这些不同生物体的氨基酸序列中信号肽切割位点的存在和位置。预测方法是基于几个计算机人工神经
网络与隐马尔可夫模型的组合，能够进行切割位点和信号肽/非信号肽的预测。
2.2.2 TMHMM
对蛋白质中的跨膜结构域（跨膜螺旋）进行预测。预测结果能显示一个蛋白序列含 有几个跨膜结构域，分别开始与终止于第几个氨基酸，与膜结合时整个蛋白序列方向如何。
2.2.3 BLAST
NCBI网站（www.ncbi.com）中用于进行序列比对的一个程序。将检测序列与目标序列所在数据库中存在的每条已知序列逐一进行全局比对，寻找该序列在全长范围内的最佳比对结果，结果能显示出检测序列和目标序列之间相同/相似的碱基或氨基酸残基的比例值，当相似程度>50%时，检测序列与目标序列可被推测为属于同源序列，相似程度<20%时认为检测序列与目标序列的同源可能性极低。
BLAST程序经常使用的有5种比对形式：
（1）BLASTP：将检测的蛋白序列到蛋白库中比对的一种查询；
（2）BLASTX：将检测的核酸序列到蛋白库中比对的一种查询，会将核酸序列先翻译成蛋白序列，再对每条作一对一的蛋白序列比对，会出现6种结果（一条核酸序列会翻译成可能的6条蛋白序列）；
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