全 文 ：竹亚科 ｌｅａ３基因的进化分析∗
于丽霞ꎬ 李　 斌ꎬ 黄海泉ꎬ 鄢　 波∗∗
(西南林业大学园林学院ꎬ 云南 昆明　 ６５０２２４)
摘要: 选取竹亚科中两个超族、 六个族和三个亚族的 １０ 个竹种为材料ꎬ 分别是泰竹、 凤尾竹、 青皮竹、
大叶慈、 慈竹、 野龙竹、 毛竹、 香竹、 苦竹、 菲白竹ꎬ 分离克隆了它们的 ｌｅａ３基因ꎬ 并将它们与外类群物
种水稻进行序列比对和进化分析ꎮ 结果发现在分支模型与分支位点模型的检测中ꎬ 不同竹种所含 ｌｅａ３ 基
因承受了不同的正选择压力ꎬ 清除选择作用在 ｌｅａ３基因编码区中占主导地位 (ω<１)ꎮ 在位点模型的检测
中ꎬ 共检测出了 １８个显著性正选择位点ꎬ 占总氨基酸数目的 １１􀆰 １％ꎮ 对这 １８个显著性正选择位点进行定
位后ꎬ 发现其中的 １５个位于 １１个氨基酸串联重复序列附近ꎮ 这说明 ｌｅａ３基因中的 １１个氨基酸串联重复
序列区比基因其它区域更容易受自然选择作用影响ꎮ 同时ꎬ 在位点模型检测结果的基础上ꎬ 通过对强烈清
除选择位点的定位ꎬ 发现在 １１个氨基酸串联重复序列区内存在一长段无强烈清除位点的序列区ꎮ
关键词: 竹亚科ꎻ ｌｅａ３基因ꎻ 基因克隆ꎻ 进化分析
中图分类号: Ｑ ７５　 　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５－０８４５(２０１４)０６－７０７－０８
Ｔｈｅ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｌｅａ３ Ｇｅｎｅ ｉｎ Ｂａｍｂｕｓｏｉｄｅａｅ
ＹＵ Ｌｉ￣Ｘｉａꎬ ＬＩ Ｂｉｎꎬ ＨＵＡＮＧ Ｈａｉ￣Ｑｕａｎꎬ ＹＡＮ Ｂｏ∗∗
(Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅꎬ Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２４ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ １０ ｂａｍｂｏｏ ｓｐｅｃｉｅｓ ｆｏｒ ｃｌｏｎｉｎｇ ｌｅａ３ ｇｅｎｅ ｃｏｎｃｅｒｎ ｔｗｏ ｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｙꎬ ｓｉｘ ｆａｍｉｌｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｓｕｂｔｒｉｂｅｓꎬ
ｔｈｅｙ ａｒｅ Ｔｈｙｒｓｏｓｔａｃｈｙｓ ｓｉａｍｅｎｓｉｓꎬ Ｂａｍｂｕｓａ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘꎬ Ｂａｍｂｕｓａ ｔｅｘｔｉｌｉｓꎬ Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ ｆａｒｉｎｏｓｕｓꎬ Ｎｅｏｓｉｎｏｃａｌａｍｕｓ
ａｆｆｉｎｉｓꎬ Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ ｓｅｍｉｓｃａｎｄｅｎｓꎬ Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌａꎬ Ｃｈｉｍｏｎｏｃａｌａｍｕｓ ｄｅｌｉｃａｔｅｓꎬ Ｐｌｅｉｏｂｌａｓｔｕｓ ａｍａｒｕｓꎬ
Ｓａｓａ ｆｏｒｔｕｎｅｉ. Ｉｎ ｔｈｅ ｂｒａｎｃｈ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｂｒａｎｃｈ ｓｉｔｅ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔꎬ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｍｂｏｏ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｌｅａ３
ｇｅｎｅ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅꎬ ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎ ｄｏｍｉｎａｎｔ ( ｏｍｅｇａ<１). Ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｍｏｄｅｌ
ｔｅｓｔꎬ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ １８ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓꎬ ａｃｃｏｕｎｔ ｆｏｒ １１􀆰 １％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｎｕｍｂｅｒ. Ｌｏ￣
ｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ １８ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓꎬ ｆｏｕｎｄ １５ ｓｉｔｅｓ ｌｏｃａｔｅｄ １１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ａｒｅ￣
ａｓꎬ ｔｈｉｓ ｍｅａｎｓ ｔｈａｔ １１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ａｒｅａｓ ｏｆ ｌｅａ３ ｇｅｎｅ ｔｈａｎ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｒｅｇｉｏｎｓ ｍｏｒｅ ｅａｓｉｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ
ｂｙ ｎａｔｕｒａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ. Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔꎬ ｔｈｒｏｕｇｈ ｌｏｃａｔｅｄ ｔｈｅｓｅ ｉｎｔｅｎｃｅ
ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｉｔｅｓꎬ ｆｏｕｎｄ ａ ｌｏｎｇ ｎｏ ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓ ａｒｅａ ｉｎ １１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｂａｍｂｕｓｏｉｄｅａｅꎻ ｌｅａ３ ｇｅｎｅꎻ Ｇｅｎｅ ｃｌｏｎｉｎｇꎻ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ
　 随着对 ＬＥＡ 蛋白研究的深入ꎬ 通过分子杂
交技术和免疫学方法ꎬ 可以将 ＬＥＡ 蛋白分成 ６
个族 (Ｂａｔｔａｇｌｉａ 等ꎬ ２００８ꎻ Ｄｕｒｅ 等ꎬ １９８９ꎻ Ｄｕｒｅꎬ
１９９３ꎻ Ｉｎｇｒａｍ和 Ｂａｒｔｅｌｓꎬ １９９６)ꎮ 第 ３ 族 ＬＥＡ 蛋
白含有多拷贝的由 １１ 个氨基酸组成的基元序列
(ＴＡＱＡＡＫＥＫＡＧＥ) (Ｂａｋｅｒ 等ꎬ １９８８)ꎬ 可形成 α￣
螺旋结构ꎮ 在不同物种之间ꎬ 第三组 ＬＥＡ 蛋白
的同源性差异较大ꎮ 例如ꎬ 大麦与小麦在氨基酸
水平上同源性分别达 ９１％和 ９５％ꎬ 但它们与同
是禾本科的水稻、 玉米、 蒙古冰草的同源性却只
植 物 分 类 与 资 源 学 报　 ２０１４ꎬ ３６ (６): ７０７~７１４
Ｐｌａｎｔ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＤＯＩ: １０.７６７７ / ｙｎｚｗｙｊ２０１４１４０３８
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基金项目: 国家自然科学基金项目 (３１１６０１７７ꎬ ３１４６０２０２)ꎬ 云南省部级重点学科、 省高校重点实验室及校实验室共享平台资助
通讯作者: Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅꎻ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｙａｎｂｏｄｒ＠ｙａｈｏｏ􀆰 ｃｏｍ􀆰 ｃｎ
收稿日期: ２０１４－０３－１３ꎬ ２０１４－０６－１３接受发表
作者简介: 于丽霞 (１９８１－) 女ꎬ 硕士ꎬ 助理实验师ꎬ 主要从事植物分子生物学研究ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｙｕｌｉｘｉａ２００５＠ｓｏｈｕ􀆰 ｃｏｍ
有 ６０％左右ꎮ 第三组 ＬＥＡ蛋白在属内相对保守ꎬ
而在属间变化较大 (汤晓倩ꎬ ２０１０)ꎮ
中国竹亚科共含有 ２ 超族、 ６ 族、 ５ 亚族、
和 ４３属ꎻ 中国竹亚科分种 (含变种、 变型) 检
索表中ꎬ 有 ７０８ 种、 ５２ 变种、 ９８ 变型和 ４ 个杂
交竹种 (易同培等ꎬ ２００９)ꎮ 本研究中所用到的
１０个竹种分别属于竹亚科中的 ２个超族、 ６ 个族
和 ３个亚族ꎬ 它们分别是箣竹超族泰竹属的泰竹
(Ｔｈｙｒｓｏｓｔａｃｈｙｓ ｓｉａｍｅｎｓｉｓ)ꎻ 箣竹超族箣竹族箣竹
属的凤尾竹 ( Ｂａｍｂｕｓａ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ) 与青皮竹
(Ｂａｍｂｕｓａ ｔｅｘｔｉｌｉｓ)ꎻ 箣竹超族牡竹族慈竹属的慈
竹 (Ｎｅｏｓｉｎｏｃａｌａｍｕｓ ａｆｆｉｎｉｓ) 和牡竹属的大叶慈
(Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ ｆａｒｉｎｏｓｕｓ)ꎬ 箣竹超族牡竹族牡竹
属的野龙竹 (Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｕｓ ｓｅｍｉｓｃａｎｄｅｎｓ)ꎬ 箣竹
超族倭竹族倭竹亚族刚竹属的毛竹 (Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈ￣
ｙｓ ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌａ)ꎬ 北美箭竹超族丘斯夸竹族香竹属
的香竹 (Ｃｈｉｍｏｎｏｃａｌａｍｕｓ ｄｅｌｉｃａｔｅｓ)ꎬ 北美箭竹超
族北美箭竹亚族苦竹属的苦竹 (Ｐｌｅｉｏｂｌａｓｔｕｓ ａｍ￣
ａｒｕｓ)ꎬ 以及北美箭竹超族赤竹亚族赤竹属的菲
白竹 (Ｓａｓａ ｆｏｒｔｕｎｅｉ)ꎮ
基因水平的适应性进化指一个遗传群体以一
种具有较高适合度的等位基因替代另一种等位基
因的过程ꎮ 检测适应性进化有助于理解生物进化
历史及相关生物结构与功能变异ꎮ 在自然选择作
用下ꎬ 基因的适应性进化方式通常有三种ꎬ 包括
正选择、 负选择和中性选择 (徐鹏ꎬ ２００９)ꎮ 在
分子进化研究中ꎬ 有效检测达尔文正选择的统计
学方法是比较核苷酸序列上密码子的非同义替换
(ｎｏｎｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎꎬ 氨基酸变化) 与同
义替换 ( ｓｙｎｏｎｙｍｏｕｓ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎꎬ 氨基酸不变)
比率 (ω＝ｄＮ / ｄＳ)ꎮ 用比率可以检测编码蛋白序
列所受到的选择压力ꎬ 进而揭示三种不同的进化
选择情况: 当 ｄＮ<ｄＳ (ω<１) 时为负选择ꎻ 当
ｄＮ>ｄＳ (ω>１) 时为正选择ꎻ 当 ｄＮ ＝ ｄＳ (ω ＝ １)
时为中性突变 (章张ꎬ ２００７)ꎮ
１　 材料与方法
１􀆰 １　 材料
１􀆰 １􀆰 １　 植物材料　 实验所用材料为幼嫩叶片ꎬ 泰竹、 凤
尾竹、 青皮竹、 大叶慈、 慈竹、 野龙竹、 毛竹、 香竹、
苦竹、 菲白竹 １０个实验竹种均采于西南林业大学竹园ꎬ
由该校孙茂盛老师鉴定ꎮ
１􀆰 １􀆰 ２　 主要试剂与菌种　 ＴＩＡＮＧＥＮ 公司的植物总 ＲＮＡ
提取试剂盒、 ＴＩＡＮＧＥＮ 公司的 ＰＣＲ 产物回收纯化试剂
盒、 ＴＡＫＡＲＡ 公司的 ＤＬ２０００Ｍａｒｋｅｒꎻ 逆转录酶 Ｍ￣ＭＬＶ
(ＲＮａｓｅ Ｈ) ＲＴａｓｅ、 ｏｌｉｇｏ (ｄＴ)、 ｄＮＴＰｓ、 Ｔａｑ ＤＮＡ ｐｏｌｙｍｅｒ￣
ａｓｅ、 ＴＡＫＡＲＡ公司的克隆载体 ｐＭＤ１８￣Ｔ Ｖｅｃｔｏｒꎻ ＰＣＲ 时
所用到的各种试剂均购自于北京鼎国生物公司与 ＴＩＡＮ￣
ＧＥＮ公司ꎬ 其它常规化学试剂购于北京鼎国生物公司ꎮ
大肠杆菌 ＤＨ５α为本实验室保存菌种ꎮ
１􀆰 ２　 方法
１􀆰 ２􀆰 １　 植物材料的处理　 将所摘取的新鲜竹叶枝条放置
在室温下脱水 ２~４ ｈꎮ
１􀆰 ２􀆰 ２　 ＲＴ￣ＰＣＲ和序列拼接　 对处理的竹子叶片采用液
氮研磨法ꎬ 利用 ＲＮＡｓｉｍｐｌｅ Ｔｏｔａｌ ＲＮＡ ｋｉｔ (北京天根)
提取总 ＲＮＡꎬ 并用 Ｆｉｒｓｔ￣Ｓｔｒａｎｄ ＲＴ￣ＰＣＲ ｋｉｔ (大连宝生
物) 合成 ｃＤＮＡ第一链ꎬ 逆转录引物为 ｄＴＰꎬ 其他按操
作说明进行ꎮ
以上述合成的 ｃＤＮＡ 第一链为模板ꎬ 应用禾本科植
物 ｌｅａ３基因保守区域通用引物 ＦＰ、 ＲＰ 扩增目的序列
(Ｙｕ等ꎬ ２０１０)ꎬ 扩增产物连接到 ｐＭＤ１８￣Ｔ 载体上并进
行测序ꎬ 根据测序结果设计出第一轮 ３′ ｒａｃｅ 引物 Ｆ１
(上游): ５′－ＡＡＲＧＣＧＹＲＳＧＡＧＧＣＣＡＡＧＧＡＣ－ ３′ꎬ ３′ ｒａｃｅ
引物 Ｒ１ (下游): ５′－ＣＣＡＧＴＧＡＧＣＡＧＡＧＴＧＡＣＧＡＧＧ－３′ꎻ
第二轮 ３′ ｒａｃｅ 引物 Ｆ２ (上游): ５′ － ＧＣＣＧＧＣＡＡＧＧＡ￣
ＣＡＡＡＡＣＣＧＧＣ－３′ꎬ ３′ ｒａｃｅ引物 Ｒ２ (下游): ５′－ＧＡＣＧＡ￣
ＧＧＡＣＴＣＧＡＧＣＴＣＡＡＧＣ－３′ꎮ 利用套式 ＰＣＲ 对 ３′端序列
进行扩增ꎬ 反应体系参照相关文献 (于丽霞等ꎬ ２０１０)ꎬ
两轮反应的退火温度均为 ６２ ℃ꎬ 模板为稀释 １０ 倍的第
一轮 ＰＣＲ产物ꎮ 所获得的 ３′端片段经克隆测序后ꎬ 与已
获得的相对保守片段拼接ꎬ 得出部分 ｃＤＮＡ序列ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ３　 基因树的构建与分析 　 用于建树的外类群为水
稻ꎮ 在建树之前ꎬ 先对序列进行适当处理ꎬ 具体方法如
下: １) 将核苷酸序列经 ＭＥＧＡ 中的 “Ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ Ｐｒｏｔｅｉｎ
Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ” 转换成氨基酸序列ꎻ ２) 用其中的 “Ａｌｉｇｎ ｂｙ
ＣｌｕｓｔａｌＷ” 进行序列比对ꎻ ３) 将比对结果转换成 “ＤＮＡ
Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ”ꎻ ４) 手动去除其中的 “Ｇａｐ”ꎻ ５) 采用最大
似然法 (ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄꎬ 简称 ＭＬ) 构建ꎮ 在构建树
之前ꎬ ｂｏｏｔｓｔｒａｐ值全部设成 １ ０００ꎮ 然后将 ＭＬ 树文件及
原有序列文件转入 ＰＡＭＬ软件 (Ｙａｎｇ 等ꎬ ２００７) 中ꎮ 在
调试好各种参数后运行 “ｃｏｄｅｍｌ􀆰 ｅｘｅ” 控制文件ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ４　 适应性进化检测 　 分别采用了 ＰＡＭＬ４􀆰 １ (Ｎｅｉ
等ꎬ ２０００) 中的 ３个模型: 分支模型 (Ｙａｎｇꎬ １９９８)、 位
点模型 (Ｎｉｅｌｓｅｎ和 Ｙａｎｇꎬ １９９８ꎻ Ｙａｎｇꎬ ２０００)ꎬ 及分支位
点模型 (Ｙａｎｇ 和 Ｗｏｎｇꎬ ２００５ꎻ Ｚｈａｎｇ 等ꎬ ２００５) 进行检
测分析ꎮ
在分支模型中ꎬ 进行了单比率 ( ｏｎｅ￣ｒａｔｉｏ) 和自由
比率 (ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ) 模型分析ꎮ 单比率模型假定进化树上
８０７　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 植 物 分 类 与 资 源 学 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３６卷
所有分支的比率相同ꎬ 属于最简单模型ꎬ 用 ω０表示ꎻ 自
由比率模型是全类型模型ꎬ 在该模型下假定不同分支有
不同比率ꎮ 该模型的优势在于ꎬ 当缺少序列信息时ꎬ 估
测 ω值不受影响ꎬ 但由于参数较多ꎬ 可能导致不精确的
ω值出现ꎮ
在位点模型中ꎬ 假定不同位点经历了不同选择压
力ꎬ 而在系统树上的不同分支上则无差异ꎮ 在本研究中
将 ３对模型的数据分别进行了似然比值检验 ( ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ
ｒａｔｉｏ ｔｅｓｔꎬ ＬＴＲ)ꎮ 这三对模型为Ｍ１ (近中性模型) ｖｓ Ｍ２
(正选择模型)、 Ｍ７ (ｂｅｔａ模型) ｖｓ Ｍ８ (ｂｅｔａ ＆ ω模型)、
Ｍ８ ａ (ｂｅｔａ) ｖｓ Ｍ８ ( ｂｅｔａ ＆ ｖ) (Ｎｉｅｌｓｅｎ 和 Ｙａｎｇꎬ １９９８ꎻ
Ｙａｎｇꎬ ２０００)ꎮ 在对三对模型的数据进行 ＬＲＴ 检验时ꎬ
使用统计量－２Δℓ (其中的 Δℓ ＝ ℓ１－ℓ０ꎬ ℓ１和 ℓ０分别表示
两个模型下的似然值) 依 χ２卡方分布检验显著性ꎬ 自由
度为两个模型参数的数值之差ꎮ
在分支位点模型中ꎬ 根 ｄＮ / ｄＳ的四类比率区分不同
位点ꎮ 第一类由所有分支中高度保守的位点组成ꎬ 其中
的 ｄＮ / ｄＳ比率 ω０较小ꎻ 第二类由处于中性进化的位点组
成ꎬ 其 ｄＮ / ｄＳ比率 ω１等于 １ꎻ 第三类由背景分支高度保
守 (０<ω０<１)ꎬ 同时前景分支比率 ω２显著大于 １的位点
组成ꎻ 第四类指背景分支处于中性进化 (ω０ ＝ １)ꎬ 但前
景分支比率 ω２显著大于 １的位点组成ꎮ 其中第三类与第
四类中的 ω２数值相同ꎮ 分支位点模型包括 Ａ和 Ｂ两个模
型 (Ｎｉｅｌｓｅｎ和 Ｙａｎｇꎬ １９９８ꎻ Ｙａｎｇꎬ ２０００)ꎬ Ａ模型下又包
括 ２个检验: 检验 １和检验 ２ꎮ 通常采用检验 ２ꎮ 在检验
２中ꎬ 零假设下假定所有分支中只有两类位点ꎬ ０<ω０ <１
和 ω０ ＝ １ꎮ 控制文件中需要设定 ｆｉｘ＿ｏｍｅｇａ ＝ １ 及 ｏｍｅｇａ ＝
１ꎮ 备选假设比零假设多 ２ 个参数 ｐ２和 ω２ꎬ 其中的 ω２
大于或等于 １ꎬ 如结果 ω２ >１ 就说明前分上存在正选择
位点ꎮ
２　 结果与分析
２􀆰 １　 竹亚科 ｌｅａ３基因拼接序列的获得
利用通用引物 ＦＰ 和 ＲＰ 经 ＲＴ￣ＰＣＲ 成功地
从竹子的 ｃＤＮＡ中扩增出长度约为 ５００ ｂｐ左右的
片段ꎬ 与预计扩增的长度相符ꎮ 利用已获得的这
段序列设计了 ３′ＲＡＣＥ 引物ꎬ 第一轮 ３′￣Ｒａｃｅ￣
ＰＣＲ扩增的产物经琼脂糖凝胶电泳检测ꎬ 结果
凝胶电泳图上的泳道中均显示出明亮的 “Ｓｍｅａｒ”
状条带ꎬ 这说明了在 ＲＡＣＥ￣ＰＣＲ 条件下用 ３′端
引物扩展特异性差ꎬ 目的条带不明显ꎮ 以第一轮
扩增产物稀释 １０ 倍为模板ꎬ 进行第二轮 ３′￣
Ｒａｃｅ￣ＰＣＲꎬ 将扩增的产物分别回收、 纯化、 及
克隆测序ꎬ 与通用引物扩增的保守区域片段拼
接ꎬ 得到了部分 ｃＤＮＡ 序列ꎬ 大小分别为泰竹
５４０ ｂｐ、 凤尾竹 ５３１ ｂｐ、 青皮竹 ５４０ ｂｐ、 大叶慈竹
５５２ ｂｐ、 慈竹 ５５２ ｂｐ、 野龙竹 ５５２ ｂｐ、 毛竹 ５８５ ｂｐ、
香竹 ５５２ ｂｐ、 苦竹 ５５２ ｂｐ、 菲白竹 ５４６ ｂｐꎮ
２􀆰 ２　 基因树的构建
最大似然法是根据特定替代模型分析既定的
一组序列数据ꎬ 从而使所获得的每一个拓扑结构
的似然值最大ꎬ 然后挑选出其中似然值最大的拓
扑结构作为最优系统树 (Ｈｕｅｌｓｅｎｂｅｃｋ 和 Ｒａｎｎａ￣
ｌａꎬ １９９７ꎻ Ｙａｎｇꎬ １９９８)ꎮ 根据已有资料显示ꎬ 如
果模型合适ꎬ ＭＬ效果较好 (Ｓａｉｔｏｎ 和 Ｎｅｉꎬ １９８７ꎻ
Ｈａｓｅｇａｗａ等ꎬ １９９１)ꎮ 将用于比对的序列经 ＭＥＧＡ
中的 “Ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ” 转换后ꎬ 用
其中的 “Ａｌｉｇｎ ｂｙ ＣｌｕｓｔａｌＷ “进行序列比对ꎬ 手
动去除 “Ｇａｐ”ꎬ 最后将这些序列用于建树ꎮ 以
ＭＬ法构建的进化树为树文件ꎬ 利用 ＰＡＭＬ 软件
对 １１条 ｌｅａ３基因序列进行进化分析 (图 １)ꎮ 从
图中可以看出ꎬ 禾本科稻属的水稻与任何一种竹
子的亲缘关系均较远ꎬ 慈竹和大叶慈亲缘关系较
近ꎬ 这与它们同属牡竹族相吻合ꎻ 而同属箣竹属
的凤尾竹和青皮竹亲缘关系却并不很近ꎬ 这可能
与它们的生境不同有关
２􀆰 ３　 竹亚科 ｌｅａ３基因的选择压力检测结果
２􀆰 ３􀆰 １　 正选择压力检测结果　 单比率模型 (ｏｎｅｒａ￣
ｔｉｏｎ) 假定所有分支都具有相同的 ω值ꎬ 涉及参数
２１个ꎮ 在该模型下ꎬ 似然值为 ℓ０ ＝ －２２９６􀆰 ９４４８５９ꎬ
Ｋ＝ １􀆰 ６３４２５ꎬ 估测 ω 值为 ０􀆰 ３６２０３ (表 １)ꎮ 在
分支模型中ꎬ 自由比率模型 ( ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ) 假定每
个分支都有独立的 ω 值ꎬ 包括参数 ３９ 个ꎬ 似然
值为 ℓ１ ＝ －２２８９􀆰 １２５５８５ꎮ 因为自由比率模型比
单比率模型多 １８个参数ꎬ 所以 ２Δℓ ＝ ２ (ℓ１－ℓ０)
＝ １５􀆰 ６５ꎬ 自由度 ｄｆ ＝ １８ꎮ 同时ꎬ 数据显示不同
分支所受选择压力各异ꎬ 多数分支处于强烈清除
选择压力下 (ω<１)ꎬ 少数分支处于正选择压力
下 (ω > １)ꎮ 通过似然比值检验分析显示 (表
２)ꎬ 在自由比率模型 ｖｓ. 单比率模型的检测中ꎬ
２Δℓ＝ １５􀆰 ６４ꎬ Ｐ＝ ０􀆰 ６１８ꎬ ｄｆ＝ １８ꎮ
在分支位点模型中ꎬ ａ￣ｓ 表示分支ꎬ 当 ｐ∗或
ｒ∗表示前景分支时ꎬ 其它分支为背景分支ꎮ 在此模
型下ꎬ 分支 ｒ 检测到两个正选择位点 (Ｐ > ０􀆰 ９:
３４Ｋ Ｐ > ０􀆰 ６: ３２ Ｄ) (表 １)ꎮ 通过似然比值检验分
析显示 (表 ２)ꎬ 在以 ｒ为前景分支的零假设 ｖｓ􀆰 备
选假设检测中ꎬ ２Δℓ＝３􀆰 ８２ꎬ Ｐ＝０􀆰 ０５１≈５％ꎬ ｄｆ＝１ꎮ
９０７６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 于丽霞等: 竹亚科 ｌｅａ３基因的进化分析　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
图 １　 用 ＰＡＭＬ分析的 ＭＬ树ꎮ １ ０００次重复的自展支持率ꎬ 分支上的数字表示自由比率模型 “ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ” 得到的 ω值ꎬ ａ￣ｓ为分支代号
Ｆｉｇ􀆰 １　 ＭＬ ｔｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＡＭＬ ａｎａｌｙｓｉｓ. １ ０００ ｒｅｐｌｉｃａｔｅｓ ｂｏｏｔｓｔｒａｐ ｓｕｐｐｏｒｔ ｒａｔｅ. Ｂｒａｎｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈｅ
ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ ｍｏｄｅｌ ω ｖａｌｕｅ ｉｎ “ ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ”ꎬ ａ￣ｓ: ｔｈｅ ｂｒａｎｃｈ ｃｏｄｅ
表 １　 竹亚科植物 ｌｅａ３基因片段在不同模型下的参数估计值以及对数似然值
Ｔａｂｌｅ １　 Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ａｎｄ Ｌｏｇ￣Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｅａ３ ｇｅｎｅ ｉｎ ｇｙｍｎｏｓｐｅｒｍ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ
模型 Ｍｏｄｅｌ 参数个数Ｐ
似然值
ℓ ｔｓ / ｔｖ 参数估测值 Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 正选择位点 Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｉｔｅｓ
Ｍ０: 单比率
(Ｍ０: ｏｎｅ￣ｒａｔｉｏ) ２１
－２２９６􀆰 ９５ １􀆰 ６３ ω０ ＝ ０􀆰 ３６ Ｎｏｎｅ
分支模型
自由比率 Ｆ:
(Ｆｒｅｅ￣ｒａｔｉｏ) ３９
－２２８９􀆰 １３ １􀆰 ６３ ωｊ＝∞ ωｉ＝∞ ωｒ＝∞ ωｐ＝∞ ωｃ＝∞ Ｎｏｎｅ
位点模型
Ｍ１: 中性
(Ｍ１: ｎｅｕｔｒａｌ) ２２
－２１０４􀆰 ５２ ２􀆰 ２７ ｐ０
＝ ０􀆰 ６０ꎬ (ｐ１＝ ０􀆰 ４０)
ω０＝ ０􀆰 ０３ꎬ ω１＝ １ Ｎｏｔ ａｌｌｏｗｅｄ
Ｍ２: 选择
(Ｍ２: ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ) ２４
－２０６３􀆰 ５９ ２􀆰 ４３ ｐ０
＝ ０􀆰 ５３ꎬ ｐ１＝ ０􀆰 ２９ꎬ ｐ２＝ ０􀆰 １８
ω０＝ ０􀆰 ０４ꎬ ω１＝ １ꎬ ω２＝ ８􀆰 ３２
Ｐ > ０􀆰 ９９: ２４ Ｒ、 ２９ Ｔ、 ４７ Ｋ、 ５４ Ａ、
５８ Ｋ、 ５９ Ａ、 ６２ Ａ、 ６９ Ｒ、 ７１ Ｈ、 ７６
Ｑ、 ８１ Ｉ、 ８２ Ｇ、 １０４ Ｌꎻ Ｐ > ０􀆰 ９５:
５０ Ｇ、 ５６ Ｋ、 ７９ Ｓ
Ｍ７: (ｂｅｔａ) ２２ －２１０１􀆰 ３４ ２􀆰 ２５ ｐ＝ ０􀆰 １６ꎬ ｑ＝ ０􀆰 ２９ Ｎｏｔ ａｌｌｏｗｅｄ
Ｍ８: (ｂｅｔａ ＆ ω) ２４ －２０６１􀆰 ３４ ２􀆰 ４２
ｐ０＝ ０􀆰 ８１ꎬ ｐ＝ ０􀆰 １８ꎬ ｑ＝ ０􀆰 ４５ꎬ
(ｐ１＝ ０􀆰 １９)
ω＝ ６􀆰 ７４
Ｐ > ０􀆰 ９９: ２４ Ｒ、 ２９ Ｔ、 ４７ Ｋ、 ５４ Ａ、
５８ Ｋ、 ５９ Ａ、 ６２ Ａ、 ６９ Ｒ、 ７１ Ｈ、 ７６
Ｑ、 ８１ Ｉ、 ８２ Ｇ、 １０４ Ｌꎻ Ｐ > ０􀆰 ９５:
５０ Ｇ、 ５６ Ｋ、 ５７ Ｅ、 ６０ Ｆ、 ７９ Ｓ
Ｍ８ａ ２３ －２０９６􀆰 ９８ ２􀆰 ２８
ｐ０＝ ０􀆰 ７１ꎬ ｐ＝ ０􀆰 ３１ꎬ ｑ＝ ３􀆰 ４６ꎬ
(ｐ１＝ ０􀆰 ２９)
ω＝ １
Ｎｏｎｅ
分支位点模型
模型Ａ (ｍｏｄｅｌ Ａ)
ｑ∗ ２４ －２１０４􀆰 ５２ ２􀆰 ２７
ｐ０＝ ０􀆰 ６０ꎬ ｐ１＝ ０􀆰 ４０ꎬ (ｐ２＋ｐ３＝ ０)
ω２＝ １ Ｎｏｎｅ
ｒ∗ ２４ －２１０１􀆰 ８１ ２􀆰 ２９
ｐ０＝０􀆰 ５７ꎬ ｐ１＝０􀆰 ３９ꎬ (ｐ２＋ｐ３＝０􀆰 ０４)
ω２＝ １２􀆰 ７２ Ｐ > ０􀆰 ９: ３４Ｋ Ｐ > ０􀆰 ６: ３２ Ｄ
注: Ｐ为模型中参数的数目ꎻ ω０是指所有分支上的 ｄＮ / ｄＳꎬ ωｑ与 ωｒ分别是分支 ｑ与 ｓ分支上的 ｄＮ / ｄＳꎻ ｑ∗与 ｒ∗表示在用分支位点模
型检测正选择位点时ꎬ 分支 ｑ与分支 ｒ是前景分支
Ｎｏｔｅ: Ｐ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌꎻ ω０ ｉｓ ｔｈｅ ｄＮ / ｄＳ ｒａｔｉｏ ｆｏｒ ａｌｌ ｂｒａｎｃｈｅｓꎬ ωｑ ａｎｄ ωｒ ａｒｅ ｔｈｅ ｄＮ / ｄＳ ｒａｔｉｏｓ ｆｏｒ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｑ ａｎｄ ｒꎻ ｂｒａｎｃｈｅｓ
ｑ ａｎｄ ｒ ａｒｅ ｔｈｅ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ｂｒａｎｃｈｅｓ
０１７　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 植 物 分 类 与 资 源 学 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３６卷
表 ２　 似然比值检验统计量 (２Δℓ)
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ (２Δℓ)
模型对比 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ２Δℓ 自由度 ｄｆ 概率 Ｐ
Ｆ ｖｓ􀆰 Ｍ０ 模型 １５􀆰 ６４ １８ ０􀆰 ６１８
Ｍ１ (中性) ｖｓ􀆰 Ｍ２ (选择) ８１􀆰 ８５ ２ １􀆰 ６８５８６Ｅ￣１８
Ｍ７ (ｂｅｔａ) ｖｓ􀆰 Ｍ８ (ｂｅｔａ ＆ ｖ) ８０􀆰 ０１ ２ ４􀆰 ２３２３９Ｅ￣１８
Ｍ８ａ (ｂｅｔａ) ｖｓ􀆰 Ｍ８ (ｂｅｔａ ＆ ｖ) ７１􀆰 ２８ １ ３􀆰 ０９９２Ｅ￣１７
ｑ∗: 零假设 ｖｓ􀆰 备选假设 ０　 １ １
ｒ∗: 零假设 ｖｓ􀆰 备选假设 ３􀆰 ８２ １ ０􀆰 ０５１
注: 显著: Ｐ < ５％ꎬ χ２ ＝ ３􀆰 ８４ꎻ 极显著: Ｐ < １％ꎬ χ２ ＝ ６􀆰 ６３ꎮ Ｅ￣１８＝ １０－１８
Ｎｏｔｅ: Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ: (Ｐ < ５％ꎬ χ２ ＝ ３􀆰 ８４)ꎻ Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ: (Ｐ < １％ꎬ χ２ ＝ ６􀆰 ６３) . Ｅ￣１８＝ １０－１８
　 　 在位点模型中ꎬ Ｍ２ 模型和 Ｍ８ 模型均检测
到 １３个一样的极显著正选择位点 (ω > １ꎬ Ｐ >
０􀆰 ９９ꎬ 占 ８􀆰 ０２％) (表 １)ꎬ 及多个显著正选择位
点 (ω > １ꎬ Ｐ > ０􀆰 ９５ꎬ 占 ３􀆰 ０９％)ꎮ 这 １８ 个正选
择位点的定位见图 ３ꎮ 同时ꎬ 在 Ｍ８ 模型下还检
测到 ６２个强烈清除选择位点ꎬ 占总氨基酸位点
数的 ３８􀆰 ３％ꎮ 经分析后发现ꎬ 在这些强烈清除
选择位点间存在一段长段无强烈清除选择位点
的区域 (图 ２ 中方框部分)ꎮ 似然比值检验结
果显示 (表 ２): Ｍ１ ｖｓ􀆰 Ｍ２: ２Δℓ ＝ ８１􀆰 ８５ꎬ Ｐ ＝
１􀆰 ６８５８６Ｅ￣１８< １％ꎬ ｄｆ ＝ ２ꎻ Ｍ７ｖｓ􀆰 Ｍ８: ２Δℓ ＝ ８０􀆰 ０１ꎬ
Ｐ＝ ４􀆰 ２３２３９Ｅ￣１８ < １％ꎬ ｄｆ ＝ ２ꎻ Ｍ８ａ ｖｓ􀆰 Ｍ８: ２Δℓ
＝ ７１􀆰 ２８ꎬ Ｐ＝ ３􀆰 ０９９２Ｅ￣１７ < １％ꎬ ｄｆ＝ １ꎮ
２􀆰 ３􀆰 ２　 负选择压力检测结果　 本研究中共检测
到了 ６５个后验平均 ω 值小于 ０􀆰 １ 的极强烈负选
择位点ꎬ 同时发现在 ４６Ｄ￣７４Ｔ之间存在一长段没
有极强烈负选择位点出现的区域 (结果如表 ３
所示)ꎮ
表 ３　 Ｍ８模型下清除选择位点的后验平均 ω值
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ ｍｅａｎ ω ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｉｆｙｉｎｇ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｉｔｅｓ ｕｎｄｅｒ Ｍ８ ｍｏｄｅｌ
位点 Ｓｉｔｅ 后验平均 ω值Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｍｅａｎ ω 位点 Ｓｉｔｅ
后验平均 ω值
Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｍｅａｎ ω 位点 Ｓｉｔｅ
后验平均 ω值
Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｍｅａｎ ω
１ Ａ ０􀆰 ０７０ ７５ Ｅ ０􀆰 ０６１ １２６ Ｖ ０􀆰 ０６３
２ Ｇ ０􀆰 ０６２ ８４ Ｔ ０􀆰 ０６７ １２７ Ｇ ０􀆰 ０６２
３ Ｅ ０􀆰 ０６１ ８７ Ａ ０􀆰 ０７０ １２８ Ａ ０􀆰 ０７０
５ Ｋ ０􀆰 ０６１ ８８ Ａ ０􀆰 ０７２ １２９ Ｋ ０􀆰 ０６１
９ Ｅ ０􀆰 ０６１ ８９ Ｋ ０􀆰 ０６３ １３０ Ｄ ０􀆰 ０６１
１０ Ｅ ０􀆰 ０６１ ９０ Ｑ ０􀆰 ０８１ １３１ Ａ ０􀆰 ０７１
１１ Ｋ ０􀆰 ０６１ ９１ Ｋ ０􀆰 ０６１ １３２ Ｖ ０􀆰 ０６３
１３ Ｇ ０􀆰 ０６３ ９６ Ａ ０􀆰 ０７１ １３３ Ｍ ０􀆰 ０６９
１７ Ｇ ０􀆰 ０６２ ９８ Ｙ ０􀆰 ０７８ １３５ Ｔ ０􀆰 ０６８
２２ Ｋ ０􀆰 ０７２ １００ Ｋ ０􀆰 ０６１ １３７ Ｇ ０􀆰 ０６３
２３ Ａ ０􀆰 ０７１ １０５ Ａ ０􀆰 ０７０ １３８ Ｍ ０􀆰 ０６９
２５ Ｅ ０􀆰 ０６１ １０６ Ｇ ０􀆰 ０６２ １４１ Ｄ ０􀆰 ０６１
２６ Ａ ０􀆰 ０７０ １０７ Ｋ ０􀆰 ０６１ １４３ Ｇ ０􀆰 ０６２
２７ Ｋ ０􀆰 ０６１ １０８ Ｄ ０􀆰 ０６１ １４６ Ｄ ０􀆰 ０９４
２８ Ｄ ０􀆰 ０６１ １１０ Ｔ ０􀆰 ０６７ １５０ Ｋ ０􀆰 ０６１
３５ Ｅ ０􀆰 ０６１ １１１ Ｇ ０􀆰 ０６２ １５１ Ｄ ０􀆰 ０６１
３６ Ａ ０􀆰 ０７１ １１３ Ｖ ０􀆰 ０６２ １５２ Ｔ １５３ Ｓ
３７ Ｔ ０􀆰 ０６７ １１６ Ｑ ０􀆰 ０８１ １５４ Ａ ０􀆰 ０７０
３８ Ｋ ０􀆰 ０６１ １１７ Ａ ０􀆰 ０７０ １５５ Ｔ ０􀆰 ０７８
４１ Ａ ０􀆰 ０７０ １１９ Ｅ ０􀆰 ０６１ １５６ Ｅ ０􀆰 ０６１
４６ Ｄ ０􀆰 ０６１ １２０ Ｑ ０􀆰 ０８１ １６０ Ｒ ０􀆰 ０６５
７４ Ｔ ０􀆰 ０６７ １２１ Ｖ ０􀆰 ０６３
１１７６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 于丽霞等: 竹亚科 ｌｅａ３基因的进化分析　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
图 ２　 竹亚科与外类群水稻的氨基酸序列比对图
注: 方框内的为无强烈清除选择位点区域ꎻ “∗” 号为正选择位点ꎻ 底部的粗下划线部分代表含有 １１个氨基酸的串联重复区ꎻ
双下划线代表含有 １１个氨基酸的串联重复基元序列ꎻ 单下划线代表含有相对稳定结构的特殊序列ꎻ
三下划线代表有疑问的 １１个氨基酸的串联重复基元序列
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｂａｍｂｏｏｓｕｂｆａｍｉｌｉｅｓ ａｎｄ ｏｕｔｇｒｏｕｐ Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ’ｓ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｆｉｇｕｒｅ
Ｎｏｔｅ: ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｂｏｘ ｆｏｒ ｓｔｒｏｎｇ ｃｌｅａｒ ｓｅｌｅｃｔ ｓｉｔｅ ｒｅｇｉｏｎꎻ “∗” ｆｏｒ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓꎻ ｕｎｄｅｒｌｉｎｅ ｔｈｅ １１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｂｙ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔｓꎻ
ｄｏｕｂｌｅ ｕｎｄｅｒｌｉｎｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ １１ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｂｙ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓꎻ ｓｉｎｇｌｅ ｕｎｄｅｒｌｉｎｅ
ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｃｏｎｔａｉｎ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓꎻ ｔｈｒｅｅ ｕｎｄｅｒｌｉｎｅ ｏｎ ｂｅｈａｌｆ ｏｆ ｑｕｅｓｔｉｏｎａｂｌｅ １１
ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｎｄｅｍ ｒｅｐｅａｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ
２１７　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 植 物 分 类 与 资 源 学 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３６卷
２􀆰 ４　 竹亚科 ｌｅａ３基因的检测结果定位
将检测到的正选择位点、 无强烈负选择位点
的长段区域、 １１ 个氨基酸的串联重复序列及特
殊序列在氨基酸序列比对图上进行定位ꎮ 定位后
的结果如图 ２ 所示ꎮ 图中 １１ 个氨基酸串联重复
序列区包括 ９１ 个氨基酸ꎬ 占总长度 ２０７ 个氨基
酸的 ４４％左右 (图中加粗线的部分)ꎮ
本研究检测出的 １８个正选择位点中 １５ 个位
于 １１个氨基酸的串联重复序列区 (下图中加粗
线的部分)ꎬ ３ 个位于插入片段区 (下图中加单
下划线的部分)ꎮ 检测到的无强烈负选择位点的
长段区域共含有 ３４个氨基酸位点ꎬ 位于 １１ 个氨
基酸串联重复序列中间位置 (下图中用方框标
记的部分)ꎮ
３　 讨论
３􀆰 １　 竹亚科 ｌｅａ３基因中检测到的正选择分支
分支模型的检测结果显示ꎬ 不同竹种所含
ｌｅａ３基因所承受的正选择压力不同ꎮ 原因可能是
由于不同竹种所处的生境不同ꎬ 从而经历了不同
的自然选择作用ꎮ 在分支位点模型中ꎬ 将分支 ｑ
与分支 ｒ进行配对检测ꎬ 在分支 ｑ 上没有检测到
正选择位点ꎬ 在 ｒ 分支上检测到两个正选择位
点ꎮ 这说明不同竹种因所处生境的不同而经历了
不同的自然选择作用ꎮ
３􀆰 ２　 竹亚科 ｌｅａ３基因中检测到的正选择位点
在位点模型中共检测到 ５个显著正选择位点
和 １３个极显著正选择位点ꎮ 相比于其它基因ꎬ
ｌｅａ３基因中所存在的正选择位点数目较多ꎮ 已有
研究结果表明ꎬ 抗病及抗旱类奢侈基因 ( ｌｕｘｕｒｙ
ｇｅｎｅ) 中所检测到的正选择位点数明显多于与光
合作用有关的看家基因 ( ｈｏｕｓｅ￣ｋｅｅｐｉｎｇ ｇｅｎｅ)
(罗莎ꎬ ２０１２)ꎮ 这显示抗病及抗旱类奢侈基因相
比于与光合作用有关的看家基因更容易受到自然
选择作用影响ꎮ 根据中性进化原理ꎬ 基因突变率
在没有受到强烈理化因子刺激时几乎不变ꎮ 针对
竹亚科 ｌｅａ３ 基因中存在较多正选择位点的现象ꎬ
可能是由于该基因属于奢侈基因ꎬ 相比于其它看
家基因所受到的自然选择压力较小ꎬ 位点突变更
容易被保留下来ꎮ
通过对 １８个正选择位点进行定位ꎬ 发现其
中 １５个极显著正位点位于 １１个氨基酸串联重复
序列区内ꎬ ３个位点位于 ７ 个特殊的氨基酸序列
区ꎮ 这说明 １１ 个氨基酸串联重复序列区比基因
其它部分更容易受自然选择作用影响ꎮ 原因推测
可能与 １１个氨基酸串联重复序列所形成的特殊
蛋白质结构有关ꎮ １１ 个氨基酸串联重复序列可
以形成 α￣螺旋结构ꎬ 而 α￣螺旋的疏水界面又可
形成同型二聚体结构ꎬ 这种同型二聚体结构能在
植物受到干旱胁迫时保护生物大分子ꎬ 减轻水份
胁迫伤害ꎬ 与植物抗旱性密切相关ꎮ
３􀆰 ３　 竹亚科 ｌｅａ３基因中检测到的强烈清除选择
位点
将负选择位点数目与正选择位点数目进行比
较ꎬ 发现前者远大于后者ꎮ 这说明 ｌｅａ３ 基因尽
管受到较强正选择压力ꎬ 但清除选择作用依然占
主导地位ꎮ 对所检测到的 ６５ 个强烈清除选择位
点进行观察后ꎬ 发现其间存在一长段无强烈清除
选择位点的区域ꎮ 这段无强烈清除选择位点的区
域位于靠近 １１ 个氨基酸串联重复序列区中心部
位ꎬ 同时ꎬ 该区域也是正选择位点最集中的区域ꎮ
这说明这段无强烈清除选择位点的区域所受到的
清除选择压力极小ꎬ 正选择压力占主导地位ꎮ
〔参　 考　 文　 献〕
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