大规模基因组分析揭示了植物中谷胱甘肽S转移酶（GSTs）的起源和进化过程

《BMC Genomics》：Large-scale genomic analysis reveals the origin and evolution of Glutathione S-transferases (GSTs) in plants

　　

摘要

背景

谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）是植物应激适应过程中至关重要的基因超家族。然而，它们在植物界中的进化轨迹和基因组组织原理仍不甚明了。

结果

通过对74种植物进行的大规模比较基因组分析，我们鉴定了4,355个GST基因，并将其分为16个亚家族。系统发育重建显示，在陆地植物中，响应应激的Tau和Phi亚家族经历了大规模且具有谱系特异性的扩张，而古老的亚家族（如Theta、Zeta）则保持了高度保守性。结构分析表明，Tau亚家族成员中存在与功能多样化相关的特定结构基序。在多倍体稗草中，基因组复制导致GST基因拷贝数显著增加：Tau和Phi基因在同源染色体组1和2上呈现不平衡的保留现象，并形成了选择性聚集，而古老的亚家族则保持了剂量稳定性。

结论

我们的研究阐明了GST家族内部不同的进化动态。在多倍体化过程中，Tau和Phi基因的谱系特异性扩张和选择性保留表明可能存在一种与植物适应性进化相关的基因组特征。本研究为未来关于植物应激生物学中GST功能的科学研究提供了全面的基因组资源和框架。