植物氧化还原酶：起源、进化与功能研究

第一篇 活性氧相关理论与国内外研究概述

第一章 活性氧及其稳态 002

第一节 活性氧 002

一、活性氧的概念 002

二、活性氧产生的位置 003

三、活性氧的功能 004

四、活性氧过量产生的胁迫条件 005

五、活性氧的氧化损伤 006

第二节 活性氧稳态调控 007

一、活性氧是一把“双刃剑” 007

二、非酶促系统 008

三、酶促系统 009

第二章 CⅢ类过氧化物酶 012

第一节 CⅢ类过氧化物酶的酶促循环 012

第二节 CⅢ类过氧化物酶的功能多样性 013

一、CⅢ类过氧化物酶参与细胞壁木质化 013

二、CⅢ类过氧化物酶参与植物非生物胁迫响应 013

三、CⅢ类过氧化物酶参与植物生物胁迫响应 013

第二篇 氧化还原酶数据库与多基因家族注释

第三章 氧化还原酶数据库 016

第一节 CⅢ类过氧化物酶数据库 016

一、CⅢ类过氧化物酶数据库PeroxiBase 016

二、过氧化物酶数据库 017

三、过氧化物酶家族分类工具PeroxiScan 017

第二节 过氧化物酶进化分析数据库 018

一、过氧化物酶数据库的升级概述 018

二、多参数检索 019

三、多基因家族半自动注释 021

四、基因家族分类工具：新PeroxiScan 021

五、进化分析的新工具：PhyML 022

六、基因结构分析的可视化工具：GECA 022

七、新数据类型和展示方式 023

八、更多的数据量 023

九、新PeroxiBase 的工作流程 025

十、数据库的基本功能：Browse the Database 026

第三节 RedOxiBase：活性氧稳态调节蛋白质数据库 026

一、RedOxiBase 概述 026

二、新的交互界面 026

三、进化分析的新工具：Orthogroup 028

四、比较基因组学的新工具：Circos 和Chromodraw 028

五、蛋白质表达分析工具：ExpressWeb 028

第四章 氧化还原酶多基因家族注释 032

第一节 基因家族自动注释：问题和解决方案 032

一、核酸测序和组装 032

二、基因注释的热潮 036

三、基因组注释的方法与步骤 036

四、基因组注释偏差 037

五、改进基因组自动注释偏差的方法 037

第二节 氧化还原酶家族专属注释流程 039

一、氧化还原酶自动注释错误率高 039

二、氧化还原酶自动注释常见错误 040

三、氧化还原酶家族注释的专用流程 042

第三篇 氧化还原酶的起源与进化

第五章 氧化还原酶的起源 046

第一节 非动物过氧化物酶的起源 046

一、非动物过氧化物酶 046

二、非动物过氧化物酶有保守的3D 结构 048

三、CⅢ Prx 起源的基因结构证据 049

第二节 非动物过氧化物酶的基因剂量进化 049

一、数据来源和过氧化物酶注释 049

二、非动物过氧化物酶具有特定的分类学分布 050

第三节 非动物过氧化物酶的蛋白剂量进化 053

一、生物体的培养和收集 053

二、APX、CcP 和CⅢ过氧化物酶的活性测定 054

三、CⅢ过氧化物酶在陆生植物中的活性高于藻类 054

第四节 植物过氧化物酶的起源和进化模型 057

第六章 氧化还原酶基因的获得与丢失 058

第一节 数据来源和基因注释 058

一、数据来源 058

二、氧化还原酶的注释流程 059

三、注释结果 060

四、实验检测是必要且有效检测“遗漏”基因的步骤 062

第二节 四个桉树物种中的11 个ROS 调控家族的比较 071

一、进化过程中的基因得失事件 071

二、氧化还原酶基因家族的表达谱 073

三、四个桉树物种的分化 074

第七章 过氧化物酶基因的复制与“热点” 077

第一节 氧化还原酶的系统发育和染色体定位 077

一、氧化还原酶的系统发育分析 077

二、氧化还原酶基因的染色体定位和“热点”现象 077

第二节 氧化还原酶基因家族的保守性 080

一、氧化还原酶基因家族具有不同的保守性 080

二、大小变异的家族包含基因复制事件 082

三、重复的基因具有不同的表达谱 084

第八章 植物CⅢ Prx 的基因结构进化 086

第一节 植物CⅢ Prx 基因结构鉴定 086

第二节 CⅢ Prx 家族的结构差异 089

一、CⅢ Prx 的内含子类型 089

二、低等植物CⅢ Prx 基因结构 089

三、CⅢ Prx 的多种基因结构类型 089

第三节 单、双子叶植物CⅢ Prx 基因结构分化 092

一、内含子频率差异 092

二、内含子数量差异 092

三、内含子大小差异 093

第四节 CⅢ Prx 基因结构进化 093

一、CⅢ Prx 的经典内含子经历了内含子丢失事件 093

二、CⅢ Prx 的稀有内含子经历了内含子增益事件 094

三、CⅢ Prx 基因祖先结构和进化模型 095

第九章 CⅢ Prx 的蛋白质结构进化 098

第一节 CⅢ Prx 的二硫键结构进化 098

一、CⅢ Prx 的二硫键结构 098

二、CⅢ Prx 的二硫键缺失 099

第二节 CⅢ Prx 的保守基序进化 099

第四篇 ROS 调控蛋白与植物抗病相关性研究

第十章 CⅢ Prx 家族与植物抗病相关性 102

第一节 柑橘CⅢ Prx 家族鉴定 102

一、柑橘CⅢ Prx 家族的鉴定流程 102

二、柑橘CⅢ Prx 家族 103

第二节 柑橘CⅢ Prx 家族的生物信息学分析 109

一、柑橘CⅢ Prx 家族的系统发育分析 109

二、柑橘CⅢ Prx 家族的基因结构和保守基序 109

三、柑橘CⅢ Prx 的种内和种间共线性分析 114

四、柑橘CⅢ Prx 家族的染色体定位 114

五、柑橘CⅢ Prx 家族基因的强纯化选择 116

第三节 柑橘CⅢ Prx 家族的表达分析 117

一、Xcc 诱导柑橘CⅢ Prx 的表达 117

二、激素诱导柑橘CⅢ Prx 的表达 118

三、两个柑橘CⅢ Prx 的亚细胞定位分析 119

第十一章 Cat 家族与植物抗病相关性 121

第一节 CsCat01 克隆与生物信息学分析 121

一、CsCat01 编码序列和启动子克隆 121

二、CsCat01 生物信息学分析 121

三、CsCat01 系统发育分析 122

第二节 CsCat01 的表达分析 124

一、CsCat01 受植物激素的诱导表达分析 124

二、CsCat01 受柑橘溃疡病菌侵染的诱导表达分析 125

三、柑橘溃疡病菌诱导下CAT 酶活性和H2O2 含量变化 126

四、CsCat01 调控柑橘对溃疡病抗性的模型 126

第十二章 APX 家族与植物抗病相关性 128

第一节 柑橘APX 家族 128

一、柑橘APX 家族的鉴定 128

二、柑橘APX 家族的理化性质 129

第二节 柑橘APX 家族的生物信息学分析 130

一、柑橘APX 家族的系统发育分析、染色体定位、共线性分析和基因结构 130

二、柑橘APX 家族的保守基序和功能域分析 131

三、柑橘APX 家族的启动子元件分析 131

四、柑橘APX 家族的蛋白质互作网络 134

第三节 柑橘APX 家族的表达分析 136

一、植物激素对柑橘APX 家族的诱导表达 136

二、Xcc 对柑橘APX 家族的诱导表达 137

三、CsAPX01 和CsAPX02 的瞬时表达 138

第十三章 Rboh 家族与植物抗病相关性 140

第一节 Rboh 类转录因子的研究背景 140

第二节 柑橘Rboh 家族 141

一、柑橘Rboh 家族鉴定和理化性质 141

二、柑橘Rboh 家族的二级结构 142

第三节 柑橘Rboh 家族的生物信息学特征 142

一、柑橘Rboh 家族的系统进化分析 142

二、柑橘Rboh 家族的染色体定位和基因结构 144

三、柑橘Rboh 家族的多序列比对和功能结构域 144

四、柑橘Rboh 家族的保守基序分析 146

五、柑橘Rboh 家族的启动子顺式作用元件 146

第四节 柑橘Rboh 家族的表达模式 147

一、激素诱导柑橘Rboh 家族的表达模式 147

二、柑橘溃疡病菌诱导柑橘Rboh 家族的表达模式 149

第十四章 SOD 家族与植物抗病相关性 152

第一节 柑橘SOD 家族 152

第二节 柑橘SOD 家族的生物信息学分析 153

一、柑橘SOD 家族在染色体上的分布和基因结构 153

二、柑橘SOD 的功能结构域 154

三、柑橘和拟南芥SOD 家族的系统发育和共线性分析 155

四、柑橘SOD 家族蛋白的保守序列分析 156

五、柑橘SOD 基因启动子中的顺式元件和转录因子结合位点分析 157

第三节 柑橘SOD 家族的表达模式 158

一、柑橘溃疡病菌诱导的柑橘SOD 家族表达模式 158

二、植物激素诱导的CsSOD 表达模式 159

三、CsSOD06 和CsSOD08 的瞬时表达 159

附录一 相关缩略词 162

附录二 相关软件、程序和数据库 167

附录三 与本研究相关的论文 169

参考文献 171

后记 176