MYB基因家族在大豆人工选择过程中的分子进化机制

我国是栽培大豆的起源中心，有着悠久的栽培历史和丰富的基因资源。栽培大豆是野生大豆长期定向培育选择的结果，两者全基因组测序计划的完成，使大豆成为在全基因组水平上研究人工选择分子机理的良好实验系统。MYB基因家族是植物中最大的一类转录调控因子，在代谢、发育和抗逆性等方面起着重要的作用。本项目将对大豆中514个MYB基因进行全基因组分析，研究大豆特有的MYB基因以及栽培大豆和野生大豆中基因结构发生变异的MYB基因在大豆人工选择中功能演化的过程，阐明MYB基因相关的基因调控网络在大豆人工选择中的变化规律。本项目的开展可以揭示大豆人工驯化过程中MYB基因的进化途径，明晰MYB转录因子在决定大豆物种特性中的作用，了解多基因在大豆人工驯化中的协同进化关系。项目的实施将为掌握转录调控因子在人工选择下适应栽培环境的分子进化机制和发掘大豆的重要驯化基因奠定基础。

本项目通过对大豆MYB 基因的全基因组分析，研究了MYB基因在大豆人工选择过程中功能演化的规律，揭示了MYB 基因在大豆人工驯化过程中的进化途径和在决定大豆物种特性中的作用，为了解转录调控因子在人工选择下适应栽培环境的分子进化机制和发掘大豆的重要驯化基因奠定了基础。. 利用MYB基因家族R2/R3结构域保守蛋白质序列，筛选了十字花科（拟南芥）与豆科（大豆，菜豆，蒺藜苜蓿及百脉根）MYB基因家族成员,分别在拟南芥、大豆、菜豆、蒺藜苜蓿和百脉根中鉴定到192、 463、 263、 155和 183个MYB基因。通过对这些基因在染色体上的分布比较分析发现，MYB基因在不同物种间及其同一物种不同染色体及同一条染色体上均呈不均匀分布，MYB基因家族成员的直系同源基因在不同物种间存在广泛的差异但在物种内部差异较小；通过MYB保守结构域的比较，发现一种新的MYB基因的特征结构域（W-W-X）；同时发现存在一类新的R2R3-MYB结构，提示MYB基因进化存在新的机制。. 物种间系统发育比较证实，在38个进化枝中存在5个物种的MYB基因，而在58个进化枝上存在豆科4个物种的MYB基因，每个物种均占据特有的进化枝（其中大豆9个）；在物种特有进化枝上分布着物种特有MYB基因（其中大豆有13个基因）。对于38个共同存在5个物种MYB基因的进化枝选择分析证实，其中6组存在正向选择，而其他的均为纯化选择。通过比较拟南芥和大豆R2R3-MYB基因表达谱发现，拟南芥MYB基因在大豆中直系同源基因的表达谱呈现三种不同的表达模式变化。. 通过对31野生大豆及栽培型大豆MYB基因的选择分析发现，7个基因与两者的分化明显相关，其Fst值高于0.9。对7个与分化相关和13个大豆特有MYB基因在野生大豆与栽培大豆之间的多态性分析发现，其中12个MYB基因在野生大豆中的变异要高于栽培大豆中的变异，提示在人工驯化过程中，这些MYB基因受到较强的人工选择。. 研究了大豆MYB基因在由TCP-MYB所调控两侧对称花型发育的分子调控网络中的功能。通过进化分析比较，不仅大豆中的TCP基因和MYB基因具有不同的进化途径，而且与两侧对称花型发育的MYB基因（GmRAD与GmDIV）也经历了不同的进化历程，提示MYB基因在大豆花型发育的调控中产生了更为精细的模式。