1.染色体組多倍化( Whole genome duplication or polyploidization):大部分植物都经历过古老的全基因组复制事件or多倍化,它是一种大规模的染色体倍增事件,一次性增加一个物种所有基因的剂量,导致基因组中保留着大量染色体倍增的片段。全基因组复制造成的重复区通常是一大片区域中所有基因的重复,而不是单个基因或几个基因的重复。高等植物,很多都经历过多倍化过程如棉花(AADD),花生(AABB),小麦(AABBDD)等等,那么基因组在多倍化的过程中,就会发生基因的成倍增加:
2.串联复制(Tandem duplication) :串联复制主要发生在染色体重组区域,串联复制形成的基因家族成员通常紧密排列在同一条染色体上,形成一个序列相似、功能相近的基因簇。According to the descriptions of Holub [1], a chromosomal region within 200 kb containing two or more genes is defined as a tandem duplication event.
3.染色体片段复制(Segmental duplication):导致复制的基因距离较远,甚至位于不同的染色体。
4.转座子介导转座 复制 :
5. 反转录转座(retroduplication) :转座子介导,反转录转座是指件已经转录和剪切的mRNA,再经过逆转录过程形成cDNA,然后随机插入到染色体的某一位置形成新的重复基因的过程。经反转录转座形成的新基因往往由于缺少必要的调控序列,通常都是不能表达的假基因。
最后,注意区分大片段复制导致的基因加倍:
大片段复制的家族基因,及反转录转座也会导致加倍的家族基因位于不同的染色体,那么怎么区分他们呢?
我觉得要严格区分的话,应该用共线性的方法去查找大片段复制的基因,如mcscan去查找:因为大片段复制的基因周围的基因也有相似性,而反转录转座就不同了,周围的其他基因不相似。
所以blast分析与mcscan分析的结果有区别也是正常,下面的基因家族课程中我们有将实际操作方法:
基因家族分析学习链接:基因家族分析实操课程、基因家族文献思路解读
另外,串联重复基因 tandem和segmental的区别与联系: https://www.omicsclass.com/article/730
[1] Holub EB. The arms race is ancient history in Arabidopsis, the wildflower. Nat Rev Genet. 2001;2(7):516.
[2] Yu J, Wang J, Shi X: The genomes of Oryza sativa: a history of duplications. PLoS Biol. 2005, 3 (2): e38-10.1371/journal.pbio.0030038.
[3] Ramamoorthy R, Jiang SY, Kumar N, Venkatesh PN, Ramachandran S: A comprehensive transcriptional profiling of the WRKY gene family in rice under various abiotic and phytohormone treatments. Plant Cell Physiol. 2008, 49 (6): 865-879. 10.1093/pcp/pcn061.
[4] Evolution of Gene Duplication in Plants Nicholas Panchy, Melissa Lehti-Shiu, Shin-Han Shiu Plant Physiology Aug 2016, 171 (4) 2294-2316; DOI: 10.1104/pp.16.00523
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