李文雄院士解讀水稻受體蛋白的激酶 成大學生收穫多 他說:受體蛋白的激酶在植物生長發育以及防禦上佔有重要角色
【台南訊】中央研究院院士、亦為芝加哥大學生態演化系講座教授李文雄,17日拜會國立成功大學副校長馮達旋、並在生命科學學系發表「植物分子演化及基因體之研究」深入淺出的解讀生物演化,讓成大生命科學系學生龍心大喜。李文雄院士指出,水稻的受體蛋白的激酶(Receptor-like Kinases 簡稱RLKs)RLKs功能多與防禦有關,與發育相關的則較少,推測對防禦功能有益的RLKs對水稻有較佳的選汰優勢。
李文雄院士強調,受體蛋白的激酶(RLKs) 在植物生長、發育以及防禦上佔有相當重要的角色,另外RLKs基因的數目在植物體比在動物體中多出許多,目前研究的結果得知RLKs在水稻與阿拉伯芥基因組的基因數目分別為1131與615,在動物體中只有少於10個,水稻與阿拉伯芥共有RLKs只有400個,表示RLKs在水稻與阿拉伯芥中皆有擴展的現象。此外,研究亦顯示RLKs在阿拉伯芥的基因組中擴展的機制應與大規模的基因複製有關(large scale duplication),例如整個基因組的複製。而RLKs在水稻基因體的演化則循不同的路徑,推測應與頻繁的小區域的串聯型複製(small scale tandem duplication)較為相關,而水稻的RLKs功能多與防禦有關,與發育相關的則較少,推測對防禦功能有益的RLKs對水稻有較佳的選汰優勢,因此被保留下來。
栽培稻與野生稻的RLKs模式是否有差別則是未來可進行研究的方向之一,李院士表示了願意合作進行研究的積極態度。李文雄院士也說,研究調控基因表現的transcription factor(TFs)之演化也具有類似的有趣現象。TFs在動物體內的保留性高,改變不大,而在植物體則變化大且數目多。研究結果亦推測TFs在植物基因體的擴展,基因組的整體複製(whole genome duplication)為較佳的解釋,因為若只有TFs產生小區域的複製情形,而下游基因沒有複製,會造成TFs的劑量不平衡,這對生物體是不利的,因此當基因組整體複製發生時,TFs與其調控的基因一起擴展的演化路徑才有可能被保留下來。
再者,即使阿拉伯芥的基因組已經被解讀出來,但預測阿拉伯芥的基因數目仍然是一件困難的事,尤其是一些小片段的基因。李院士與指導學生開發出一套新的流程,成功地增加三千多個阿拉伯芥的已知基因。這個流程融入了使用Tiling array,與利用已知的阿拉伯芥基因編碼使用偏差(codon usage bias)來尋找可能的基因片段,加上Ka/Ks的計算來確認此片段為蛋白質編碼區的可信度。這個流程可以成功地預測出小片段的基因。
李文雄院士,是一位科學家,演化生物學家,台灣屏東人。中央研究院院士,美國藝術與科學院院士,美國國家科學院院士。1965年中原理工學院土木系畢業。1968年國立中央大學畢業,獲地球物理學碩士學位。此後赴美,1972年獲布朗大學應用數學博士學位。1973年執教德州大學醫學中心,講授遺傳學。1998年到芝加哥大學生態演化系,受聘為George Beadle講座教授。961215j
李文雄院士強調,受體蛋白的激酶(RLKs) 在植物生長、發育以及防禦上佔有相當重要的角色,另外RLKs基因的數目在植物體比在動物體中多出許多,目前研究的結果得知RLKs在水稻與阿拉伯芥基因組的基因數目分別為1131與615,在動物體中只有少於10個,水稻與阿拉伯芥共有RLKs只有400個,表示RLKs在水稻與阿拉伯芥中皆有擴展的現象。此外,研究亦顯示RLKs在阿拉伯芥的基因組中擴展的機制應與大規模的基因複製有關(large scale duplication),例如整個基因組的複製。而RLKs在水稻基因體的演化則循不同的路徑,推測應與頻繁的小區域的串聯型複製(small scale tandem duplication)較為相關,而水稻的RLKs功能多與防禦有關,與發育相關的則較少,推測對防禦功能有益的RLKs對水稻有較佳的選汰優勢,因此被保留下來。
栽培稻與野生稻的RLKs模式是否有差別則是未來可進行研究的方向之一,李院士表示了願意合作進行研究的積極態度。李文雄院士也說,研究調控基因表現的transcription factor(TFs)之演化也具有類似的有趣現象。TFs在動物體內的保留性高,改變不大,而在植物體則變化大且數目多。研究結果亦推測TFs在植物基因體的擴展,基因組的整體複製(whole genome duplication)為較佳的解釋,因為若只有TFs產生小區域的複製情形,而下游基因沒有複製,會造成TFs的劑量不平衡,這對生物體是不利的,因此當基因組整體複製發生時,TFs與其調控的基因一起擴展的演化路徑才有可能被保留下來。
再者,即使阿拉伯芥的基因組已經被解讀出來,但預測阿拉伯芥的基因數目仍然是一件困難的事,尤其是一些小片段的基因。李院士與指導學生開發出一套新的流程,成功地增加三千多個阿拉伯芥的已知基因。這個流程融入了使用Tiling array,與利用已知的阿拉伯芥基因編碼使用偏差(codon usage bias)來尋找可能的基因片段,加上Ka/Ks的計算來確認此片段為蛋白質編碼區的可信度。這個流程可以成功地預測出小片段的基因。
李文雄院士,是一位科學家,演化生物學家,台灣屏東人。中央研究院院士,美國藝術與科學院院士,美國國家科學院院士。1965年中原理工學院土木系畢業。1968年國立中央大學畢業,獲地球物理學碩士學位。此後赴美,1972年獲布朗大學應用數學博士學位。1973年執教德州大學醫學中心,講授遺傳學。1998年到芝加哥大學生態演化系,受聘為George Beadle講座教授。961215j
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