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2015 年 第 60 卷 第 1 期：38 ~ 51
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引用格式: 杨昆, 张毅, 吕俊. EXO70在拟南芥和水稻基因组中的倍增. 科学通报, 2015, 60: 38–51
Yang K, Zhang Y, Lü J. Comparison of EXO70 duplication between Arabidopsis thaliana and Oryza sativa (in Chinese). Chin Sci Bull, 2015, 60:
38–51, doi: 10.1360/N972014-00853
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS 论 文
EXO70 在拟南芥和水稻基因组中的倍增
杨昆①②, 张毅①②*, 吕俊①②, 赵永斌③, 张贺翠①, 韩叙①, 何光华①②*
① 西南大学农学与生物科技学院, 重庆 400715;
② 西南大学水稻研究所, 重庆 400715;
③ 吉林师范大学生命科学学院, 四平 136000
* 联系人, E-mail: zhang569@swu.edu.cn; hegh@swu.edu.cn
2014-08-13收稿, 2014-09-23接受, 2014-11-20网络版发表
中央高校基本科研业务费 (XDJK2012B018, SWU112048, 2362014xk09)、重庆市基础与前沿研究计划 (2013jcyjA80010, 2013jjB80003,
2012jjA80014)、国家自然科学基金(30970274, 31370349)和高等学校学科创新引智计划(B12006)资助
摘要 作为胞泌复合体的一个重要组件, EXO70在人类、小鼠及酵母中均由单基因编码. 为研
究EXO70在拟南芥和水稻基因组中倍增的异同, 从拟南芥和水稻基因组中钓取所有的EXO70
家族基因, 分析后发现, 拟南芥中包含23个EXO70基因, 其中15个基因位于染色体的负链; 选
择性剪接的存在共产生27种成熟的mRNA. 水稻中共发现47个EXO70基因座, 它们分别分散于
12条染色体的正负链, 其中的29个基因位于正链; 分别包含OsEXO70H3和OsEXO70H4在内的
11号染色体和12染色体的5′端存在一段约2×106 bp区段的序列高度同源; OsEXO70基因倍增的
复杂性高于拟南芥EXO70. EXO70基因在拟南芥和水稻中均存在密码子使用偏好性, AtEXO70
和OsEXO70的密码子偏好性存在较大的差异. Pfam03081是EXO70蛋白质共有的结构域, 且在
三维结构上极为保守 , 这可能决定不同的EXO70蛋白存在相同或相近的功能 . 结果表明 ,
EXO70在拟南芥和水稻2个物种进化中均存在多次加倍, OsEXO70倍增的次数、方式和复杂性都
高于AtEXO70; 高度保守的Pfam03081可能是决定EXO70蛋白功能的关键因素; 像其他基因一
样, EXO70同义密码子的偏性模式存在明显的物种特异性.
关键词
EXO70
pfam03081
基因倍增
密码子偏好性
胞泌作用在所有的真核细胞中普遍存在并且发
挥着重要的作用, 如动物细胞的生长、细胞的极化、
神经传递、植物和真菌细胞壁的形成[1]、根尖和花粉
管的极性生长等都需要经历胞泌过程将原料或成分
由胞内运至细胞膜或者胞外 [2,3]. 胞泌作用涉及高尔
基体衍生的胞泌囊泡和质膜的融合 , 融合发生时囊
泡膜插入细胞膜中 , 同时朝向细胞外侧的囊泡膜张
开, 而将囊泡中的内含物释放到胞外[4]. 将高尔基体
衍生的分泌囊泡拴系至质膜上需要胞泌复合体的参
与 [5,6]. 这个保守的复合体最先发现于酵母细胞 , 它
在酵母细胞出芽生殖过程的分泌和极性生长中发挥
着重要的作用 [7,8]. 随后它的同源复合体在哺乳动物
细胞中也被鉴别[9]. 植物的胞泌复合体首先在拟南芥
基因组中被鉴定 [10], 后来水稻和小立碗藓中也鉴别
出胞泌复合体 [11]. 研究表明 , 动物和酵母细胞的胞
泌复合体均由Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Sec10, EXO84
和EXO70等亚单位组成 , 它们定位于活性囊泡与胞
膜发生融合时的胞膜的特定位置 [12~15]. 作为胞沁复
合体的重要组件 , 在缺少胞泌复合体介导的囊泡栓
系信号时 , EXO70被定位于哺乳动物未分化的PC12
细胞的核周质区 [16]. 在细胞膜上发生囊泡栓系时 ,
EXO70在目标上的定位在一定程度上依赖F-肌动蛋
白 [12,14]. 后来发现SEC3和EXO70在细胞膜的定位依
赖胞膜内侧的4,5-二磷酸肌醇 , 在这3种物质的协同
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作用下建立一个朝向细胞膜靶点的极性定位 , 再与
其他6个胞泌复合体组件互作而将胞泌囊泡栓系至细
胞膜上[17~19].
基因重复是基因组中特定DNA序列的多个拷贝
的重复排布 , 是在生物进化过程中由基因倍增或者
基因组倍增引起的. EXO70和其他7个胞泌复合体组
件在动物和酵母中均由单基因编码 [10]. 在拟南芥基
因组中除SEC6和SEC8, 包括EXO70在内的其他 6
种胞泌复合体组件都由多基因编码 [10,11,18,20,21]. 作为
模式作物的拟南芥所具有的这种特性 , 自然引发人
们对胞泌复合体基因在是否在其他植物基因组中出
现基因倍增现象的思考 . 考虑到水稻是研究的热点
作物, 同时EXO70蛋白是胞泌作用的重要组件, 我们
通过分析已知的拟南芥和水稻全基因组序列 , 从而
探讨水稻基因组中的EXO70及其倍增现象 , 并且进
一步比较EXO70基因的重复在水稻以及拟南芥中的
异同.
1 方法
(ⅰ) 预测和鉴别拟南芥和水稻EXO70蛋白及对
应的基因. 从NCBI的RefSeq蛋白数据库中下载4种
已知的EXO70蛋白(表 1). 应用Vector NTI Advance
11.5对下载的序列进行比对, 找出高度保守的蛋白区
段. 以保守区段氨基酸序列为探针, 运用blastP搜索
拟南芥蛋白质数据库(http://www.arabidopsis.org/Blast/
index.jsp), 将搜索并鉴定的EXO70相关蛋白(表2)作
为查询的探针序列对NC BI中水稻核苷酸数据库
(NR/NT), HTG, WGS和GSS数据库进行TblastN比对,
以钓取水稻基因组中所有的可能EXO70家族基因 .
同时以AtEXO70蛋白和对应编码序列用Blast先后搜
索密歇根大学水稻基因组注解数据库(RGAP, http://
rice.plantbiology.msu.edu/analyses_search_blast.shtml)
和NCBI的水稻基因组数据库(http://blast.ncbi.nlm.
nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGE_TYPE=BlastHome,
数据库选择O. sativa (japonica cultivar-group) genome
表 1 下载的 4种EXO70蛋白
Table 1 Four EXO70 from NCBI protein database
物种 识别码 氨基酸数目
S. cerevisiae NP_012450.1 623
H. sapiens NP_001013861.1 684
M. musculus NP_058553.2 697
D. melanogaster NP_648222.3 693
(reference only)和O. sativa (japonica cultivar-group)
RefSeq protein数据库), 运用PSIBLAST搜索NCBI蛋
白质数据库以检验搜索到的序列 ; 并用Blast Like
Alignment Tool (BLAT)[22]和基因组定位去除重复和
错误的基因模型. 最后, 利用搜索预测蛋白的mRNA
或编码序列(CDS)再次利用Blast搜索水稻基因组数
据库 , 对所有预测的拟南芥和水稻EXO70基因进行
定位.
(ⅱ) EXO70蛋白及编码基因的序列分析. 应用
Vector NTI Advance 11.5对目标蛋白质进行多序列比
对 , 并运用MEGA5.2[23]构建蛋白质序列的分子进化
树, 根据构建的进化树对EXO70基因进行命名. 构建
进化树的参数见表2.
(ⅲ ) 保守结构域分析 . 利用 SMART工具
(http://smart.embl-heidelberg.de)进行功能域预测及分
析, 用SOPMA (http://pbil.ibcp.fr/)对其进行二级结构
分析, 用SWISS-MODEL工具采用同源建模法(http://
swissmodel.expasy.org/)对其三级结构进行分析 , 并
用PyMOL 1.7处理所得的蛋白质三维结构图.
(ⅳ ) 密码子使用分析 . 利用CodonW 1.4.2
(http://codonw.sourceforge.net/)分别对水稻和拟南芥
基因组中预测出的47种OsEXO70与23种AtEXO70蛋
白编码序列和对应的全长基因序列进行密码子组成
和使用偏好性分析 [24]. 密码子使用偏好性的主要分
析指标包括RSCU (同义密码子相对使用度)、ENC (有
效密码子数)、CAI (密码子适应指数)等[25~29].
2 结果
2.1 拟南芥EXO70基因倍增及其编码蛋白的分析
拟南芥基因组共有23种EXO70基因(表3), 它们
分别分布于5条染色体, 其中9种EXO70基因位于5号
染色体, 3号和1号染色体均包含5种不同的EXO70基
因, 2号染色体上包含3种EXO70基因, 4号染色体上仅
有1种EXO70基因. 这表明EXO70基因在染色体位置
的选择方面存在不均衡性 . 分析基因编码的方向后
发现, 8个EXO70基因位于DNA的正链, 15个EXO70基
因位于DNA的负链 . 在外显子构成方面 , 不同类别
的AtEXO70基因有着较大的差异(表3).
23种AtEXO70基因能够编码26种蛋白, 其中的3
种基因(EXO70A1, EXO70E2和EXO70H7)均存在转录
后选择性剪接的现象(图 1). EXO70A1对应的cDNA序
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表 2 蛋白质比对方法与进化树构建参数的设置
Table 2 Method of protein alignment and parameters of molecular phylogenetic analysis
比对方法 统计方法
系统发生检测 替代模型 Rates and Patterns
G/MDT
TOP NOBR ST M RAS PAL
Clustal W 邻接法 Bootstrap方法 1000 氨基酸 泊松模型 Uniform rates Same (Homogeneous) 部分剔除
a) TOP, Test of phylogeny; NOBR, No. of bootstrap replications; ST, Substitutions type; M, Model/method; RAS, Rates among Sites;
PAL, Pattern among Lineages; G/MDT, Gaps/Missing data treatment
表 3 预测的拟南芥EXO70蛋白及编码基因
Table 3 EXO70 genes of Arabidopsis thaliana and the corresponding proteins
基因名 基因座 基因模式 外显 子数 RNA识别码 染色体 链 蛋白质识别码
氨基
酸数
Pfam03081
(start to end)
AtEXO70A1-1 AT5G03540 AT5G03540.1 12 NM_120434.4 5 + NP_195974.2 638 267~627
AtEXO70A1-2 AT5G03540 AT5G03540.2 11 NM_001125690.1 5 + NP_001119162.1 523 152~512
AtEXO70A1-3 AT5G03540 AT5G03540.3 13 NM_001203287.1 5 + NP_001190216.1 664 293~653
AtEXO70A2 AT5G52340 AT5G52340.1 11 NM_124613.3 5 + NP_200047.3 631 267~620
AtEXO70A3 AT5G52350 AT5G52350.1 9 NM_124614.2 5 + NP_200048.2 586 221~574
AtEXO70B1 AT5G58430 AT5G58430.1 1 NM_125229.3 5 NP_200651.1 624 264~615
AtEXO70B2 AT1G07000 AT1G07000.1 2 NM_100573.3 1 NP_172181.1 599 246~593
AtEXO70C1 AT5G13150 AT5G13150.1 1 NM_121318.2 5 NP_196819.1 653 272~641
AtEXO70C2 AT5G13990 AT5G13990.1 1 NM_121402.2 5 NP_196903.1 695 322~678
AtEXO70D1 AT1G72470 AT1G72470.1 1 NM_105906.3 1 + NP_177391.1 633 246~618
AtEXO70D2 AT1G54090 AT1G54090.1 1 NM_104286.2 1 + NP_175811.1 622 238~608
AtEXO70D3 AT3G14090 AT3G14090.1 1 NM_112265.4 3 NP_566477.2 623 241~610
AtEXO70E1 AT3G29400 AT3G29400.1 1 NM_113866.2 3 NP_189586.1 658 265~644
AtEXO70E2-1 AT5G61010 AT5G61010.1 1 NM_125494.2 5 + NP_200909.1 639 272~623
AtEXO70E2-2 AT5G61010 AT5G61010.2 1 NM_001037039.1 5 + NP_001032116.1 639 272~623
AtEXO70F1 AT5G50380 AT5G50380.1 1 NM_124420.2 5 NP_199849.2 683 303~668
AtEXO70G1 AT4G31540 AT4G31540.1 1 NM_119303.2 4 NP_194882.2 687 293~653
AtEXO70G2 AT1G51640 AT1G51640.1 1 NM_104042.2 1 NP_175575.1 660 253~624
AtEXO70H1 AT3G55150 AT3G55150.1 1 NM_115373.3 3 NP_191075.2 636 244~607
AtEXO70H2 AT2G39380 AT2G39380.1 1 NM_129495.2 2 NP_181470.1 637 243~607
AtEXO70H3 AT3G09530 AT3G09530.1 1 NM_111787.1 3 + NP_187564.1 637 227~599
AtEXO70H4 AT3G09520 AT3G09520.1 1 NM_111786.1 3 + NP_187563.1 628 232~603
AtEXO70H5 AT2G28640 AT2G28640.1 2 NM_128425.2 2 NP_180432.2 605 217~575
AtEXO70H6 AT1G07725 AT1G07725.1 2 NM_148445.3 1 NP_683286.2 615 237~588
AtEXO70H7-1 AT5G59730 AT5G59730.1 1 NM_125365.2 5 NP_200781.1 634 227~595
AtEXO70H7-2 AT5G59730 AT5G59730.2 1 NM_001037028.1 5 NP_001032105.1 632 227~595
AtEXO70H8 AT2G28650 AT2G28650.1 1 NM_128426.2 2 NP_180433.1 573 209~553
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论 文
图 1 3种 AtEXO70的选择性剪接模式. 黑色框部分代表编码序列, 两端浅灰色框部分代表外显子部分的非编码区, 折线为内含子部分, 箭头
代表转录方向. A1: AtEXO70A1; E2: AtEXO70E2; H7: AtEXO70H7
Figure 1 Three gene models of AtEXO70 due to alternative splicing. Black boxes represented coding sequences; Grey boxes represented uncoding
regions; fold lines represented introns; Arrowheads represented transcription directions.
列有2条, 分别是AY072155和AY133751 (GenBank),
相关的EST序列有40条; 3种不同编码的AtEXO70A1
的外显子数目和基因编码序列都存在差异(表3). 在
GenBank中EXO70E2包括4条cDNA序列和51条对应
的EST序列, 其中cDNA的登录号分别为BX841634.1,
AY050411.1, AK317325.2和AY059656.1. 2种不同
EXO70E2的cDNA在5′-UTR端的456 bp处存在104
bp的差异 , 因此这种选择性剪接的方式并不影响
EXO70E2的编码序列, 即选择性剪接的EXO70E2基
因编码的蛋白质序列完全相同. GenBank中EXO70H7
共有 10条 cDNA序列和 51条EST序列 , 分析表明 ,
EXO70H7存在2种不同的编码方式. 对应的EXO70H7
蛋白(NP_200781.1和NP_001032105.1)仅在最后15氨
基酸存在差异 . 这缘于EXO70H7基因转录后位于起
始密码子后的1858 bp处的选择性剪接 , 即相对于
EXO70H7-1编码区 , EXO70H7-2在起始密码子之后
1858~1867处有10 bp被剪掉, 由此引起两者的编码序
列出现差异.
26种AtEXO70的序列长度介于523~695个氨基酸
之间, 每种蛋白都包含一个重要的结构域pfam03081.
pfam03081由AtEXO70蛋白靠近C端的360个左右的
氨基酸残基构成, 结构模拟显示该结构域由十几个
螺旋形成近似棒状的结构.
2.2 水稻EXO70基因的加倍及其与AtEXO70的
对比
从NCBI水稻基因组数据库和RGAP数据库中搜
索并鉴定出47个EXO70基因座 , 分别位于水稻的12
条染色体的正负2条链上, 但不同的染色体上EXO70
基因座数目存在差异 , 其中1号染色体包含8个基因
座 , 11号染色体包含6个基因座 , 而在3号和10染色
体上仅包含1个基因座. 其中38个基因座编码的蛋白
长度超过412个氨基酸 (表4). EXO70基因座编码的
蛋白质具有完整 pfam03081结构域 , 依照以水稻
EXO70基因的编码蛋白与拟南芥27种EXO70蛋白构
建的进化树 (图 2), 将水稻 EXO70基因分成 12类
(A~L)(表4). 12类OsEXO70基因的外显子数目呈现出
较大的差异, 以4种OsEXO70A基因外显子数目最多,
大于或等于12.
和AtEXO70基因一样, OsEXO70基因重复既表现
出它的基因座多样性 , 又表现出一定的染色体选择
性. 然而, EXO70基因在水稻基因组中的倍增方式比
拟南芥基因组中更为复杂, 这表现在4个方面. 首先,
OsEXO70基因座在数量上是AtEXO70基因座的2.04
倍 . 其次 , 部分OsEXO70基因之间的序列相似度极
高: 同在11号染色体上2个不同的基因座Os11g42989
和Os11g43049对应的编码序列完全相同; 11号染色体
上的O s 1 1 g 0 1 0 0 8 0 0基因座和 1 2号染色体上的
Os12g01040基因座均包含3个外显子, 分别编码590
个氨基酸的蛋白 , 两者的编码区均由3900 bp构成 ,
序列比对发现其碱基的一致性达到99.7%, 蛋白质序
列之间仅有3个氨基酸的差异. 进一步对11号染色体
和12染色体的全基因组比对分析发现, 2个基因座分
别所处的水稻的11号染色体和12号染色体短臂末端
的DNA序列高度同源, 高度核酸序列保守区段分别
起始于11号染色体的2887bp和12号染色体的1277bp,
长度约2 Mbp (图3). 第三, 在进化中OsEXO70基因
编码区的变异呈现多样化 , 使得蛋白质的结构与氨
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表 4 搜索预测的水稻EXO70蛋白及其编码基因信息
Table 4 Predicted EXO70 proteins and the corresponding gene from Oryza sativa
自命名 基因座 外显 子数 RNA识别码
染色
体 链 起点 终点 蛋白识别码
氨基
酸数
Position of
pfam03081
OsEXO70A1 Os04g0685600 12 NM_001060855.1 4 − 35421904 35427991 NP_001054320.1 634 263~626
OsEXO70A2 Os11g0157400 12 NM_001072333.1 11 − 2742977 2748161 NP_001065801 643 275~632
OsEXO70A3 Os12g0159700 18 NM_001072744.2 12 − 2981736 2992121 NP_001066212.2 976 282~636
OsEXO70A4 Os04g0685500 12 4 − 35416739 35420648 EEC78286 661 273~640
OsEXO70B1 Os01g0827500 1 NM_001051216.1 1 + 37165139 37167526 NP_001044681 652 289~646
OsEXO70B2 Os05g0473500 1 NM_001062357.1 5 − 23300759 23303351 NP_001055822.1 595 232~589
OsEXO70B3 Os01g0827600 4 NM_001051217.1 1 + 37168777 37173311 NP_001044682.1 553 188~532
OsEXO70C1 Os12g06840
1 12 − 3321591 3323693
ABA95888.1
EAZ19759.1 700 323~687
OsEXO70C2 Os11g0167600 1 NM_001072372.1 11 + 3249340 3251418 NP_001065840.1 692 306~679
OsEXO70D1 Os08g0455700 1 NM_001068497.1 8 + 22441274 22443172 NP_001061962.1 632 227~616
OsEXO70D2 Os09g0439600 1 NM_001069811.1 9 + 16948521 16950410 NP_001063276.1 638 236~622
OsEXO70E1 Os01g0763700 1 NM_001050871.2 1 + 33897350 33899158 NP_001044336.1 602 228~594
OsEXO70F1 Os02g0505400 1 NM_001053450.1 2 + 18754249 18756318 NP_001046915.1 689 300~674
OsEXO70F2 Os04g0382200 1 NM_001059141.1 4 + 18761710 18763776 NP_001052606.1 688 302~674
OsEXO70F3 Os01g0921400 3 NM_001051762.1 1 + 41991037 41994125 NP_001045227.1 556 189~548
OsEXO70F4 Os08g0530300 1 NM_001068860.2 8 + 26501957 26503777 NP_001062325.1 606 221~579
OsEXO70F5 Os10g33850 3 10 − 18423098 18425055 gb|AAP54288.2 461 221~450
OsEXO70G1 Os02g0149700 1 NM_001052432.1 2 − 2735910 2738031 NP_001045897.1 494 99~459
OsEXO70G2 Os06g0698600 1 NM_001065002.2 6 + 30108006 30110861 NP_001058467.2 673 278~638
OsEXO70G3 Os08g0519900 2 NM_001068798.1 8 − 25933393 25935987 NP_001062263.1 687 295~652
OsEXO70H1a
Os11g0650100
/Os11g42989
1 NM_001189755.1 11 + 27754204 27755943 NP_001176684.1 579 209~472
OsEXO70H1b Os11g43049 1 NM_001189755.1 11 + 27801505 27803244 NP_001176684.1 579 209~472
OsEXO70H2 Os03g33520 1 3 + 19782947 19784617 AAO66561.1 556 186~516
OsEXO70H3 Os12g01040 3 12 − 24538 28438 ABA95562.2 590 163~478
OsEXO70H4 Os11g0100800 3 NM_001189365.1 11 − 26139 30038 NP_001176294.1 590 163~478
OsEXO70I1 Os01g0905300 1 NM_001051662.1 1 + 41166899 41169036 NP_001045127.1 381 24~368
OsEXO70I2
Os01g0905200
/Os01g67810
2 NM_001051661.1 1 + 41164160 41166064 NP_001045126.1 557 215~547
OsEXO70I3 Os04g0111500 3 NM_001058568.1 4 − 652438 658115 NP_001052033.1 398 47~377
OsEXO70I4 Os07g10940 5 7 + 6020009 6029347 EAZ03199 691 326~687
OsEXO70I5 Os07g10960 5 7 + 6047375 6049551 BAC83686.1 588 311~583
OsEXO70I6 Os07g0210000 4 NM_001065705.1 7 + 6004291 6008770 NP_001059170.2 646 300~643
OsEXO70J1 Os08g0232700 1 NM_001067840.1 8 + 8060321 8062495 NP_001061305.1 526 155~523
OsEXO70J2 Os09g0347300 1 NM_001069478.1 9 + 11463763 11465938 NP_001062943.1 598 191~595
OsEXO70J3 Os05g0369500 1 NM_001061881.1 5 − 17763771 17765809 NP_001055346.1 528 121~525
OsEXO70J4 Os05g0369900 2 NM_001187461.1 5 + 17786692 17788517 NP_001174390.1 377 153~373
OsEXO70J5 Os05g0369300 1 NM_001061880.1 5 + 17758288 17760123 NP_001055345.1 520 155~517
OsEXO70J6 Os01g0383100 3 AK241094.1 1 − 16232624 16234985 gb|BAH00950.1 681 331~678
OsEXO70J7 Os02g0575900 3 NM_001053750.1 2 + 22968001 22975517 NP_001047215.1 700 345~697
OsEXO70K1 Os06g0255900 1 NM_001063846.1 6 + 8115250 8118846 NP_001057311.1 412 60~409
OsEXO70K2 Os07g0211000
/Os07g10970
3 NM_001065707.2 7 − 6049678 6053148 NP_001059172.2 426 101~424
OsEXO70L1 Os06g08460 1 AK287613.1 6 + 4160338 4161798 13106.m00883 486 142~483
OsEXO70L2 Os11g0572200 2 NM_001074656.1 11 − 23304922 23307026 NP_001068124.1 433 236~402
a) 加黑的基因座来自于密歇根大学的水稻注解数据库(Rice Genome Annotation Project) Release 7, 其他则来自于 GenBank. RNA识
别码和蛋白识别码均来自于 GenBank. 搜索 GenBank的水稻基因组数据库(O. sativa (japonica cultivar-group) genome (reference only))确
定基因的起点和终点. 在 38 条长度超过 412 个氨基酸的 EXO70 蛋白中, Os10g33850, Os11g0572200 和 Os07g10960 基因编码的
pfam03081氨基酸序列较短, Os06g0255900和 Os02g0149700的 5′端对应存在一定数目的碱基缺失
43
论 文
图 2 EXO70 蛋白分子进化关系
Figure 2 Molecular evolutionary relationships of EXO70
基酸数量发生较大的差异. 如OsEXO70A3 (Os12g-
06270)由976个氨基酸组成, 除了在282~636个氨基
酸构成一个pfam03081结构域 , 还包含一个pfam-
00078结构域(824~962氨基酸), 这种情况在拟南芥
EXO70中表现的并不明显 . 最后体现在倍增的机制
上: 相对于其他的OsEXO70蛋白, 由412个氨基酸组
成的Os06g0255900的N端对应的编码区在进化过程
中经历过一段DNA序列的缺失 (表4). 另外 , 水稻
EXO70蛋白质中肽链长度低于400个氨基酸的有9个,
其中的 6个短于 3 0 0个氨基酸 (表 5 ) , 在其N端和
pfam02081结构域出现程度更高的肽链缺失情况, 表
明其对应的EXO70基因在加倍后经历了不同程度的
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
44
图 3 水稻染色体 11 和染色体上基因组共有的倍增片段. 竖线代表
区域为序列高度相似的倍增区段
Figure 3 A 2-Mb segmental duplication between chromosome 11 and
12. Regions marked with vertical bar represent highly similar sequences
resulting from DNA duplication
DNA片段丢失的过程; 这种缺失较为明显的影响所
编码蛋白质的结构 , 进而使蛋白质的功能异于其他
EXO70蛋白. 相比较而言, 在23个拟南芥EXO70基因
编码的蛋白质中最短的523个氨基酸组成, 局部DNA
片段严重缺失的情况在AtEXO70基因中未曾出现.
尽管EXO70蛋白在拟南芥中存在较高的保守性,
但是不同类型的EXO70基因之间在内含子的数量上
存在较大的差异, 如3种AtEXO70A包含8个以上的内
含子, 17种AtEXO70基因不存在内含子, 其余的3种
AtEXO70基因仅含有1个内含子. 这种并行同源基因
(paraloguos genes)存在内含子数量较大差异的现象,
暗示着在进化史上拟南芥基因组可能经历过至少2次
的大规模的倍增 . 水稻EXO70基因在内含子方面表
现出和AtEXO70基因相似的现象 , 但是更为复杂(表
4), 同时也意味着水稻基因组倍增的次数或者规模
高于拟南芥.
在水稻和拟南芥基因组中 , 同种类型的EXO70
基因, 内含子与外显子的累积突变存在较大差异, 即
表现为外显子的保守性远高于内含子.
2.3 Pfam03081结构与进化分析
在所发现的 EXO70蛋白质中均包含有 Pfam-
03081结构域, 二级结构则由绝大多数的螺旋构成.
不同的EXO70蛋白的Pfam03081在对应位置上的氨基
酸的组成存在一定的差异, 但是其二级结构和三级结
构上存在极高的相似度, 如AtEXO70A1与OsEXO70A1
在Pfam03081区仅有72.3%的序列一致性(图 S1), 但
是在二级结构和三维结构上极为相似(图S2和S3).
尽管在结构上较为保守, 但不同的Pfam03081序
列长度依然存在一定的差异. 在拟南芥中pfam03081
的氨基酸组成数量在最高为379, 最低为345. Pfam-
03081在一级结构上均位于靠近EXO70蛋白的C端 ,
不同种类的AtEXO70的pfam03081结构域的氨基酸保
守性较高, 不同类型的AtEXO70蛋白的pfam03081结
构域之间存在2个高变区 . 3种AtEXO70A1和2种
AtEXO70H7的选择性剪接产物的差异区段, 全部位
表 5 搜索并鉴定的水稻EXO70蛋白(短于 400氨基酸)及其编码基因信息
Table 5 Predicted OsEXO70 (shorter than 400 amino acids) and corresponding genes
基因座 外显子数 蛋白识别码 氨基酸数 染色体 链 起点 终点 备注
Os04g02070 3 NP_001052033.1 398 4 652438 658115
Os01g67820 1 NP_001045127.1 381 1 + 41166899 41169036
Os01g05580 1 Os01g05580.1 177 1 2664072 2663539
Os01g69280 该基因不存在
Os11g43000 1 该基因不存在
Os05g30680 1 NP_001055347.1 229 5 + 17772524 17774287
Os05g30620 1 EEE63468.1 164 5 + 17772524 17774287
Os08g13270 1 EAZ41943.1 281 8 + 7892281 7894462
Os07g10920 1 NP_001059171.1 320 7 6009034 6011220
Os01g56210 2 BAC10769.1
BAD53330.1
243 1 32372869 32371982
Os01g49460 1
BAD82552.1
|EAZ13148.1 152 1 + 28444493 28444948
45
论 文
于pfam03081结构域之外 , 更暗示pfam03081结构域
在发挥蛋白质的功能方面起到极为关键的作用 . 在
所有的拟南芥EXO70蛋白质的pfam03081结构域中有
10处的氨基酸完全一致 , 它们可能是决定着蛋白质
的结构或者功能的关键氨基酸残基(图 S4). 在38个长
度超过412个氨基酸的OsEXO70蛋白中 , 均包含1个
pfam03081结构域, 其结构域的氨基酸长度差异高于
不同的AtEXO70蛋白 , 介于231~355个氨基酸之间
(表 4), 如Os11g36400, OsEXO70F5 (Os10g33850)和
OsEXO70I5 (Os07g10960)的pfam03081长度低于其他
的OsEXO70蛋白 . 序列比对后发现pfam03081存在3
个序列高变区 (图S5), 不同类型的OsEXO70蛋白在
这3个区域均表现出一定的序列长度和结构差异.
以pfam03081的序列构建的分子进化树(图S6和
S7)与以完整EXO70蛋白构建出的进化树(图2)对比后
发现, 两者的树形仅有略微差异, 表明pfam03081结
构域区在与EXO70蛋白的N端序列呈现趋同的进化
效应, 而部分蛋白质则由于在进化过程中由于N端或
者pfam03081内部的长片段的序列缺失而造成差异的
进化效应 (Os05g0369900和Os06g0255900). 氨基酸
水平上的相对缺失可能在一定程度上影响OsEXO70
的生物学功能.
2.4 EXO70在拟南芥和水稻中密码子使用偏性
RSCU能直观地反映密码子使用的偏好性程度 ,
且其值与氨基酸的使用及密码子的丰度无关. 表6显
示, 除了甲硫氨酸和色氨酸之外, EXO70的18种氨基
酸在59种密码子中的选择均存在偏好性, 其偏性程度
在水稻和拟南芥中呈现较为明显的差异. 在密码子选
择方面, 仅有5个使用频率最高的密码子为AtEXO70
和OsEXO70所共有 , 其他的13个最高使用频率的密
码子在两者中表现出明显的不同 , 这说明同种基因
的密码子偏好性选择方面因物种不同而存在差异.
ENc值越小表明EXO70的偏好性越高, 统计学显
示 ENc数值越低则表达水平越高 [30], ENc<30和
ENc>55的基因可被预测为高表达和低表达基因, 表7
显示EXO70在拟南芥和水稻中的表达总体表现偏低.
OsEXO70的ENc值略低于AtEXO70, 可能是源于种类
较多的OsEXO70存在部分表达量较高的基因 , 从而
降低了水稻EXO70的ENc平均值. 基因表达水平的实
际观测值与CAI值非常接近, 而且显示表达量较高的
基因具有较高的CAI值 , 而较低的CAI 值显示目标
基因的表达量较低[31,32]. 由此CAI值已广泛应用于基
因表达水平的预测. FOP数值的高低同样也能反映基
因表达水平的高低 . 由于OsEXO70的Fop和和CAI值
均高于AtEXO70, 表明在总体水平上, EXO70基因在
拟南芥中的表达水平要低于水稻.
3 讨论
3.1 pfam03081结构域
有趣的是, 包括拟南芥和水稻EXO70在内, 所有
生物中已知的 EXO70蛋白质均包含一个完整的
pfam03081结构域, pfam03081由绝大多数的螺旋组
成 , 在拟南芥和水稻EXO70蛋白的三维结构上极为
保守 . 已发现的 EXO70蛋白均位于胞质和核质
内 [33~35], 大多与其他蛋白质互作而发挥功能 . 现在
已知的EXO70蛋白多数能够参与细胞膜系统相关的
功能, 如细胞的极化、生长、分裂、分化、病原反应
和依赖囊泡运输发挥作用的胞泌等功能 [19,36~39]; 还
发现EXO70能够参加pre-mRNA的剪切 [35]. 迄今为
止 , 所有已知EXO70参加的功能均是与其他蛋白质
互作之后发挥功能, 因此保守的pfam03081可能是与
其他蛋白互作所必需的结构域 , 然而其具体的功能
有待进一步的研究.
pfam03081结构域是cl03878一个成员, 其序列和
二级结构较为保守. 对EXO70蛋白结构分析表明, 拟
南芥23个并行同源EXO70基因和水稻38个EXO70编
码的蛋白均包含完整的pfam03081结构域 . 而所有
AtEXO70的pfam03081的氨基酸长度介于345~379之
间 , 而水稻中9个OsEXO70基因座的编码产物 (NP_
001174390.1)的pfam03081氨基酸残基构成短于230.
表明水稻EXO70基因在进化过程中数量加倍的同时
发生了更多的变异(如碱基片段缺失或其他途径引起
的无义突变).
3.2 EXO70基因倍增在动植物中的差异
前期研究表明, EXO70蛋白在酵母及动物中均由
单基因编码 , 而本研究发现无论拟南芥还是水稻中
EXO70都是多基因编码, 这暗示EXO70基因在拟南
芥和水稻为代表的植物基因组中倍增数目可能均高
于动物, 造成这种差异可能与环境、生物进化息息相
关 . 生物进化的驱动力表现为多元性 , 在进化过程
中, 多种因素伴随着自然选择起作用, 某些非自然选
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
46
表 6 同义密码子在拟南芥和水稻EXO70基因中的使用频率a)
Table 6 The frequency of synonymous codons in EXO70 of Arabidopsis thanlian and Oryza sativa
氨基酸 密码子
拟南芥 水稻 氨基酸 密码子
拟南芥 水稻
数目 RSCU 数目 RSCU 数目 RSCU 数目 RSCU
Phe
UUU 276 0.86 369 0.71
Ala
GCU 376 1.71 476 0.67
UUC 365 1.14 668 1.29 GCC 118 0.54 1028 1.45
Leu
UUA 214 0.87 146 0.3 GCA 195 0.89 401 0.57
UUG 311 1.26 466 0.94 GCG 189 0.86 926 1.31
CUU 330 1.34 449 0.91
Tyr
UAU 184 0.91 255 0.72
CUC 271 1.1 971 1.97 UAC 220 1.09 451 1.28
CUA 173 0.7 205 0.41
His
CAU 198 1.18 289 0.8
CUG 177 0.72 727 1.47 CAC 139 0.82 431 1.2
Ile
AUU 318 1.1 413 0.93
Gln
CAA 232 0.96 336 0.66
AUC 347 1.2 653 1.47 CAG 251 1.04 685 1.34
AUA 206 0.71 268 0.6
Asn
AAU 271 0.96 355 0.83
Met AUG 404 1 758 1 AAC 296 1.04 504 1.17
Val
GUU 385 1.69 315 0.69
Lys
AAA 465 1.01 366 0.61
GUC 184 0.81 608 1.34 AAG 460 0.99 829 1.39
GUA 112 0.49 143 0.31
Asp
GAU 613 1.42 640 0.8
GUG 229 1.01 755 1.66 GAC 251 0.58 965 1.2
Ser
UCU 414 1.62 311 0.82
Glu
GAA 581 0.94 589 0.61
UCC 220 0.86 528 1.39 GAG 659 1.06 1355 1.39
UCA 298 1.17 320 0.84
Cys
UGU 113 1.2 132 0.66
UCG 233 0.91 376 0.99 UGC 75 0.8 270 1.34
AGU 198 0.77 209 0.55 Trp UGG 162 1.00 374 1.00
AGC 170 0.67 541 1.42
Arg
CGU 130 0.87 190 0.58
Pro
CCU 149 1.24 254 0.92 CGC 58 0.39 558 1.69
CCC 44 0.37 233 0.84 CGA 91 0.61 184 0.56
CCA 150 1.25 261 0.94 CGG 82 0.55 419 1.27
CCG 136 1.14 360 1.3 AGA 350 2.35 210 0.64
Thr
ACU 192 1.16 233 0.78 AGG 183 1.23 418 1.27
ACC 137 0.83 375 1.25
Gly
GGU 221 1.3 332 0.78
ACA 191 1.16 272 0.91 GGC 81 0.48 729 1.72
ACG 140 0.85 318 1.06 GGA 252 1.48 275 0.65
GGG 126 0.74 363 0.85
a) 粗体数字为使用频率最高的密码子
表 7 密码子组成和使用性参数a)
Table 7 Composition and usage parameters of codons
名称 T3s C3s A3s G3s CAI CBI Fop Nc GC3s GC L_sym L_aa Gravy Aromo
AtEXO70 0.3838 0.2615 0.3183 0.3127 0.206 0.001 0.419 55 0.438 0.442 14030 14596 0.35507 0.082694
OsEXO70 0.2316 0.4219 0.186 0.399 0.218 0.07 0.456 53.81 0.656 0.562 26708 27840 0.21142 0.076042
a) 包含所有OsEXO70 基因的27839 个通用密码子和AtEXO70 基因的14596 个通用密码子, 不包含终止密码子
47
论 文
择的因素甚至可能起着决定性的作用 . 自然选择决
定着物种进化的方向, 包括生物自身的遗传特性、种
群的多态性等内源动力和包含外界环境在内的外源
驱动力在很大程度上影响生物的进化 . 物种形成和
种群的性质与其所面临的外界环境密切相关 , 有时
外源驱动力可能在很大程度上影响着生物在微观层
次上的进化, 即基因或整个基因组的改变.
环境变化与生物适应进化通常交互发展 , 这种
互作表现在2个方面: 一是生物缓慢且相对微弱的改
变着其生存环境 ; 二是生物的生存时刻都在受到环
境的影响和制约, 面对改变了的环境, 生物从行为方
式到表型等方面都需要做出适应性的调整 , 从而在
适应中达到物种诞生与进化的目的 , 生物的进化在
微观上则表现为基因或基因组结构的变化 . 动植物
身体结构和行为能力等方面的巨大差异 , 导致动植
物之间在应对气候、地质等环境的变化时, 表现形式
有很大的不同(如植物固定于某处, 无法像动物那样
能够迅速逃避周围环境变化带来的危害). 应对环境
变化的行为能力的差异导致动植物拥有着不同的进
化表现(例如 , 植物受环境的影响较动物更高 , 环境
的剧烈变化可能会使其为了生存而发生更深层次的
进化). EXO70在植物基因组中的加倍可能也是适应
性进化的结果.
3.3 EXO70重复与基因组倍增
基因倍增是指特定的基因片段在基因组中复制
出一个或更多的拷贝 , 由此表明基因重复或重复基
因序列在同一基因组的出现是基因倍增的一种表现,
植物基因组序列的测序 , 为系统地研究植物功能基
因的特征提供了机遇. 2005年, 水稻的籼稻和粳稻2
个亚种的基因组的精细图宣告完成 , 发现水稻基因
组中约有37544个非转座因子的编码基因[40], 比拟南
芥基因组(其基因组大小约为157 Mb, 共27416个基
因)基因密度低[41].
水稻蛋白编码基因的总数为拟南芥蛋白编码基
因总数目的1.37倍, 低于水稻基因组与拟南芥基因组
的长度之比(比值为3.7). 这可能缘于水稻基因组加
倍的过程中, 大量倍增的基因流失, 或者因为某些新
产生的包括EXO70基因座在内的基因由于插入和缺
失等积累突变造成了基因座结构的较大改变 , 而导
致倍增的基因获得新的功能或者退化成没有功能的
假基因 . 我们从非冗余的水稻基因组中搜索到47个
EXO70基因 , 约为AtEXO70基因座数目的2.04倍 , 其
中只有38个OsEXO70基因编码的蛋白质序列具有完
整的pfam03081, 是拟南芥EXO70基因座数量的1.65
倍 , 二者均高于水稻和拟南芥蛋白编码基因总数的
比值 . 这表明EXO70基因的加倍过程比大规模的基
因组加倍更为复杂 , 大规模基因组加倍之后基因加
倍的过程可能仍在继续. 拟南芥的23个EXO70基因8
个位于正链 , 水稻中有29个EXO70基因座位于正链.
另外, 在拟南芥5号染色体上存在9个EXO70基因, 其
数目远高于其他几条染色体; 水稻1号染色体上的座
数目高于其他染色体 . 即EXO70基因在染色体和正
负链的选择方面均表现出一定的“偏好”性. 此外, 2
个物种不同EXO70基因间内含子的数量存在较为明
显的差异(表3和4). 这些数据表明EXO70基因在2种
基因组中发生了多次加倍 , 且基因加倍方式均存在
包括基因组加倍在内的多种不同的机制 . 在水稻的
进化史中, 6种编码氨基酸长度低于300的OsEXO70基
因在加倍后经历了不同程度的DNA缺失的过程 , 而
这种DNA缺失的情况在拟南芥EXO70基因中表现的
并不明显, 由此而言, OsEXO70基因倍增的机制也较
AtEXO70基因更为复杂 ; 此类DNA缺失引起其编码
的OsEXO70蛋白在N端或pfam03081的结构不完整 ,
间接导致了蛋白功能的丧失或改变.
水稻基因组全序列为系统的研究基因倍增提供
了便利 . 基于2002年公布的水稻基因组草图序列 ,
Goff等人 [42]利用同义替代率分布方法提出水稻基因
组可能发生过一次全基因组倍增. 之后 , Paterson等
人 [43]以及Guyot和Keller[44]指出 , 水稻在距今5500~
7000万年前发生过一次全基因组倍增. 2005年, 基于
籼稻精细图序列 , 水稻全基因组倍增事件再一次被
证实 [45]. 我们发现 , 在分别包含 OsEXO70H4和
OsEXO70H3两个基因座的水稻11号染色体和12号染
色体的5′端存在的大片段高度重复序列, 可能源自于
进化史上最新的一次发生在约770万年前的基因组局
部倍增过程[46], Jacquemin等人[47]则认为倍增区域的
发生于500万年前. 水稻基因组中这种大片段倍增是
迄今为止发现的在动植物中最为清晰、完整的基因组
倍增行为. 相对于水稻基因组倍增而言, 拟南芥的基
因组片段的倍增行为则显得较为凌乱[48,49].
3.4 水稻与拟南芥EXO70密码子使用偏性
Lynn等人 [50]发现 , 细菌密码子的使用特性决定
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
48
于基因组的碱基组成, 而且编码区的GC含量及密码
子第3位的GC含量(GC3s)是影响密码子偏好性主要
的决定因素. 和多数基因类似, EXO70的密码子在物
种间也存在使用偏性 , 水稻中不同基因的同义密码
子的GC3s含量介于43%和92%之间[51], OsEXO70基因
编码区的GC3s值为65.6%, 水稻和拟南芥EXO70基因
在密码子使用上GC3s含量存在21.8%差异 . 作为双
子叶植物和单子叶植物的2个代表, 这种差异在一定
程度上反映出2种基因组不同的碱基组成, 不同的碱
基组成又决定了水稻和拟南芥基因组之间在密码子
偏好性选择的差异.
导致密码子选择的偏好性以及偏好性差异的原
因 , 不同的学者有着不同的认识 . Sharp和Li[52]通过
对单细胞生物大肠杆菌、酿酒酵母等的基因的密码子
数据的分析 , 认为密码子选择性使用取决于基因突
变的偏好性和对最优密码子选择的平衡. Von Sam-
son-Himmelstjema等人 [30]基于大肠杆菌和线虫的基
因表达研究结果 , 发现同义密码子的使用模式与基
因的表达水平密切相关 , 认为基因的表达水平是决
定密码子使用偏好性的重要因素 . 之后 , Zhang和
Li[53]基于对哺乳动物基因的密码子使用的模式分析
后, 得出几乎相同的结论. 而Plotkin等人[54]对人类组
织表达特异性基因的密码子使用和表达进行研究后,
则得出不同的结论. 他们认为: 不同基因之间表现出
的同义密码子的差异偏性 , 主要来源于翻译选择的
“压力”. 然而 , 之前Hastings和Emerson[55]基于脊椎
动物的组织特异性基因的cDNA序列的研究, 却认为
基因间密码子非均衡使用的模式并不存在较大的差
别 . 法国学者Semon等人 [56]尽管认同Plotkin等人 [54]
所述的“组织特异性基因间密码子差异使用”, 但对
其差异来源的结论表示怀疑. 此外, 同种基因在不同
物种中不同的碱基突变频率和模式会在很大程度上
影响密码子非均衡使用以及偏性选择差异 ; 物种或
细胞内部tRNA的丰度亦可能会反向影响同义密码子
的偏性模式 . 由此我们可以得知影响着密码子使用
的原因并非唯一, 可能有突变偏好、自然选择和遗传
漂变等众多的因素参与其中 , 不同物种或同一物种
的不同基因引起密码子使用偏性的原因也可能不相
同, EXO70基因在水稻和拟南芥中的密码子选择偏好
性的差异表现亦可能是多种原因促成.
4 结论
EXO70在拟南芥和水稻基因组中均发生了多次
倍增 , 而且基因加倍方式均存在多种不同的机制 .
EXO70基因在水稻基因组中的倍增方式比拟南芥基
因组中更为复杂; 分别包含序列高度相似的OsEXO-
70H4和OsEXO70H3基因座的水稻11染色体和12染色
体端部的序列高度相似 , 暗示水稻在进化史的近期
发生过一次局部的基因组倍增.
不同的EXO70基因序列存在明显差异 , 编码的
蛋白质在序列上呈现出较大差异 , 然而它们在结构
上都存在一共同的结构域pfam03081, 它在EXO70与
其他蛋白质互作而发挥功能所必需 , 这种共有的结
构域可能在一定程度上决定EXO70蛋白的功能.
EXO70基因在同义密码子使用上存在明显偏好
性 , 使用频率最高的同义密码子在水稻EXO70基因
和拟南芥EXO70基因中存在较大的差异 , 表现出明
显的物种特异性.
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51
论 文
Comparison of EXO70 duplication between Arabidopsis thaliana and
Oryza sativa
YANG Kun1,2, ZHANG Yi1,2, LÜ Jun1,2, ZHAO YongBin3, ZHANG HeCui1,
HAN Xu1 & HE GuangHua1,2
1 College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400715, China;
2 Rice Research Institute of Southwest University, Chongqing 400715, China;
3 College of Life Science, Jilin Normal University, Siping 136000, China
EXO70, an important component of the exocyst complex, is encoded by a single gene in humans, mice and yeast. To understand
EXO70 gene duplication in plant genomes, we identified and analyzed all OsEXO70 and AtEXO70 genes in Arabidopsis thaliana and
Oryza sativa. A total of 23 different EXO70 genes were identified in the A. thaliana genome, of which 15 were present on the ‘-’ strand.
We detected 27 different mature mRNAs of EXO70 arising from alternative splicing. In O. sativa, 38 OsEXO70 genes coding for
proteins comprising more than 412 amino acids were found to be distributed across the 12 rice chromosomes. Of these genes, 29 were
located on the ‘+’ strand. Interestingly, a product of large-scale genome duplication—an approximately 2-Mbp-long fragment
including both OsEXO70H3 and OsEXO70H4, was highly conserved between chromosomes 11 and 12. The gene duplication mode of
OsEXO70 is more complex than that of AtEXO70. Although synonymous codon bias exists in both AtEXO70 and OsEXO70, codon
preferences differ between them. All EXO70 proteins contain a pfam03081 domain, indicating that these proteins may have the same
or similar functions. We conclude that EXO70 has been duplicated multiple times during the evolution of both A. thaliana and O.
sativa, with more duplications occurring in O. sativa than in A. thaliana. Additionally, a greater number of gene duplication
mechanisms are operative for OsEXO70 than for AtEXO70. We also propose that the pfam03081 domain may play an essential role in
EXO70 functional determination. Finally, many differences in synonymous codon preference exist between AtEXO70 and OsEXO70.
EXO70, pfam03081, gene duplication, synonymous codon bias
doi: 10.1360/N972014-00853
补充材料
图 S1 AtEXO70A1与 OsEXO70A1的 pfam03081的氨基酸序列比对
图 S2 AtEXO70A1与 OsEXO70A1的 pfam03081区段的二级结构
图 S3 Pfam03081的三维结构
图 S4 AtEXO70蛋白的 pfam03081结构域氨基酸序列比对
图 S5 OsEXO70 pfam03081结构域比对情况
图 S6 AtEXO70的 pfam03081的分子进化分析
图 S7 OsEXO70蛋白 pfam3081结构域分子进化分析
本文以上补充材料见网络版 csb.scichina.com. 补充材料为作者提供的原始数据, 作者对其学术质量和内容负责.
2015 年 第 60 卷 第 1 期：1 ~ 7
www.scichina.com csb.scichina.com
《中国科学》杂志社
SCIENCE CHINA PRESS 论 文
图S1 AtEXO70A1与OsEXO70A1的pfam03081的氨基酸序列比对. 序列相似度为83.8%，序列一致性为72.3%
Figure S1 Protein alignment between AtEXO70A1 and OsEXO70A1
图S2 AtEXO70A1与OsEXO70A1的pfam03081区段的二级结构. 阴影字体部分为alpha螺旋, 上为AtEXO70A1的pfam03081的二级结构, 下为
与OsEXO70A1的pfam03081的二级结构
Figure S2 Secondary structure of AtEXO70A1 and OsEXO70A1
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
图S3 Pfam03081的三维结构. 两条多肽链相差3个氨基酸, 序列相似度为83.8%, 一致性达到72.3%. (a) AtEXO70A1的pfam03081三维结构; (b)
OsEXO70A1的pfam03081三维结构.
Figure S3 Three-dimensional structure of AtEXO70A1 and OsEXO70A1
论 文
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
图S4 AtEXO70蛋白的pfam03081结构域氨基酸序列比对. 双下划线的代表高变区，黄底红字显示的为高度保守氨基酸残基
Figure S4 Protein alignment of AtEXO70’ pfam03081
论 文
图S5 OsEXO70 pfam03081结构域比对情况. 单下划线部分为高变区
Figure S5 Protein alignment of OsEXO70’ pfam03081
2015 年 1 月 第 60 卷 第 1 期
图S6 AtEXO70的pfam03081的分子进化分析
Figure S6 Molecular evolutionary relationships of AtEXO70’ pfam03081
论 文
图S7 OsEXO70蛋白pfam3081结构域分子进化分析
Figure S7 Molecular evolutionary relationships of OsEXO70’ pfam03081