中科院，中山大学等合作解析全基因组重复事件

　　

　 全基因组重复事件是生物界中的一个普遍现象，目前在很多物种中都有报道。重复基因对的功能分化是植物产生新基因的来源，为植物基因组进化注入新的动力，但是目前重复基因对的进化规律和机制并不是十分清晰。

　　为了研究重复基因对的进化机制，中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜课题组与美国普渡大学教授马渐新以及中山大学教授唐恬合作，对大豆和拟南芥中PEBP（磷酰酯乙醇胺结合蛋白）家族的30个成员进行了系统性研究。

     该研究首先对大豆和拟南芥中PEBP家族成员的进化历程进行了分析，发现该家族成员在进化过程中既经历了全基因组重复同时也经历了串联重复事件；转基因和生化实验的结果表明大豆和拟南芥中大部分PEBP家族成员在进化过程中都保持了各自亚家族的功能和相似的作用机制，其中也有个别成员在功能上发生了比较显著的分化。

     通过对蛋白序列和转基因植株表型的系统关联分析，该研究鉴定出了一系列PEBP家族在进化中保守的或导致功能分化的关键氨基酸位点，推测这些位点在PEBP不同亚家族和亚组间的分化过程中发挥了关键的作用；利用定点突变和转基因的方法，该研究对其中一个与开花密切相关的位点进行了验证。同时，研究还发现，基因表达模式的变化也是导致功能分化另外一个重要因素。该研究对于进一步了解PEBP家族的功能和重复基因的分化机制具有非常重要的意义。

　　研究结果于2月6日在线发表于Plant Cell 杂志（DOI:10.1105/tpc.114.135103）。田志喜课题组助理研究员王正、周正奎和马渐新实验室刘云峰为该论文的共同第一作者，研究得到了自然科学基金委和植物染色体与细胞工程重点实验室的大力资助。

原文摘要：

Functional Evolution of Phosphatidylethanolamine Binding Proteins in Soybean and Arabidopsis

Gene duplication provides resources for novel gene functions. Identification of the amino acids responsible for functional conservation and divergence of duplicated genes will strengthen our understanding of their evolutionary course. Here, we conducted a systemic functional investigation of phosphatidylethanolamine binding proteins (PEBPs) in soybean (Glycine max) and Arabidopsis thaliana. Our results demonstrated that after the ancestral duplication, the lineage of the common ancestor of the FLOWERING LOCUS T (FT) and TERMINAL FLOWER1 (TFL1) subfamilies functionally diverged from the MOTHER OF FT AND TFL1 (MFT) subfamily to activate flowering and repress flowering, respectively. They also underwent further specialization after subsequent duplications. Although the functional divergence increased with duplication age, we observed rapid functional divergence for a few pairs of young duplicates in soybean. Association analysis between amino acids and functional variations identified critical amino acid residues that led to functional differences in PEBP members. Using transgenic analysis, we validated a subset of these differences. We report clear experimental evidence for the functional evolution of the PEBPs in the MFT, FT, and TFL1 subfamilies, which predate the origin of angiosperms. Our results highlight the role of amino acid divergence in driving evolutionary novelty after duplication.