中科院植物所焦远年研究团队选取了植物中参与植物逆境胁迫调控的两个互作蛋白家族:CBL (Calcineurin B-Like, CBL)和CIPK (CBL-Interacting Protein Kinase)为主要研究对象,通过分析CBL和CIPK 两个基因家族从苔藓植物到被子植物的演化历史,阐明CBL和CIPK基因重复的时间和机制,发现这两个基因家族除了通过基因组加倍的方式产生重复拷贝外,也经历了由转座子介导的重复和串联重复事件,这与“基因平衡假说”有所冲突。那CBL-CIPK蛋白复合体是如何维持各组成成分之间的平衡呢?进一步在拟南芥中的研究发现,CBL和CIPK蛋白的互作在进化过程中发生了分化,具有一定的特异性。而造成剂量不平衡的重复基因,其表达也在时、空、量上呈现了特异性分化,这种表达分化和蛋白产物间的特异性互作可以共同维持在特定发育时期和特定组织内互作蛋白各组成成分之间的剂量平衡。因此,本研究阐明了两个编码互作蛋白的基因家族应对不对称性拷贝数扩增引起剂量不平衡的进化策略,为多基因家族进化和功能的研究提供了新见解。
该研究成果于近日正式在线发表于国际学术期刊New Phytologist。植物所博士研究生张晓霞为本论文第一作者,焦远年研究员为通讯作者。该工作得到了中国科学院战略性先导项目和中科院植物所系统与进化植物学国家重点实验室的资助。
文章链接:
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16445
(进化实验室供稿)

CBL和CIPK基因家族的鉴定和系统发育分析