在十字花科中,芸薹属植物具有较大的经济价值,其遗传变异丰富,栽培种类众多,包括多种重要的农业及园艺作物。拟南芥中CLV1基因突变会引起花器官增大、角果变大和种子数增加等表型,这种在花器官和角果上发生的结构变化在育种上预示着重要的产量性状。因此,本研究以不同来源的芸薹属二倍体基本种和四倍体复合种以及模式作物拟南芥为实验材料,通过CLV1基因的同源克隆,经测序得到所有材料中CLV1基因的同源序列,利用生物信息学的方法对该基因的同源ORF序列和蛋白质序列进行了分子进化分析,找到它们之间结构的差异,并以此为基础进行功能差异的分析,主要结论如下:(1)通过同源克隆、基因组数据库Blast和序列相似性分析发现,5.rapa、B.oleracea和B.nigra中均只存在1个CLV1同源位点,B.napus B.juncea和B.carinata中存在2个CLV1同源位点,分别位于两个亚基因组上。A基因组和C基因组上CLV1同源基因分别位于A7和C6染色体,B基因组上CLV1同源基因可能位于B4或B7染色体上,但位于B7染色体上的可能性较大。(2)CV1位点基因组区域的微观共线性分析发现,AT1G75580至AT1G75980区段内共计37个注释基因在A、C基因组区段上的同源基因排列顺序基本一致。大部分基因在相应基因组区域内存在1-2个拷贝,有4个基因在A、C基因组中丢失,只有3个基因存在3个拷贝,说明芸薹属基因组三倍化过程中存在基因丢失现象。从基因丢失频率的角度看,LF亚基因组区域共线性较好,MF1和MF2亚基因组基因丢失现象严重。(3)基于ORF序列的进化树分析显示,树状图能较好地将拟南芥、A基因组、C基因组和B基因组上的CLV1同源拷贝区分开来,并且三个异源四倍体复合种基因组CLV1同源拷贝分别来自于两个亚基因组。其中,A基因组和C基因组上的CLV1同源拷贝被聚类到一个大的分枝,而B基因组上CLV1同源拷贝作为一个单独的类群被分到另一个分枝,这说明A基因组和C基因组上CLV1同源基因在亲缘关系上比B基因组的更近一些。从整个进化角度来看,CLV1基因的进化模式符合整个物种的进化历程,说明该基因在整个物种进化过程中十分保守,用该基因序列得到的系统进化树能较好地客观地反映芸薹属物种的系统发生关系,推测该基因在生长发育过程中起着非常重要的作用。(4)基于CLV1同源蛋白的系统进化树分析表明,序列相似性达到84%以上的十字花科植物CLV1蛋白同源序列归为一个较大的分枝,表现出高度的保守性。与该分枝较近的蛋白序列有可可树TcaCLV1、树棉GarCLV1A、树棉GarCLV1B、大豆GmaCLV1A和大豆GmaCLV1B,这些序列相似性基本达到60%以上,另有水稻OsaFONl蛋白序列和玉米ZmaTD1蛋白序列相似性分别为57.41%和55.73%,以上所有序列构成系统进化树的一个大类群 GroupI。而拟南芥 AtBAMl、AtBAM2 和 AtBAM3,大豆 GmaRLKl、GmaRLK2和GmaRLK3,以及水稻OsaRLKl和OsaRLK作为整个进化树的另一个大类群Group II。按照这种进化关系,Group I各蛋白与CLV1可能系直系同源关系,而Group II各蛋白与CLV1可能为旁系同源关系。(5)通过对CCL1同源蛋白特定结构域和功能域的单独分析,发现CLV1同源蛋白的三个结构域序列长度关系为:胞外结构域>胞内结构域(激酶域)>跨膜结构域,但其序列保守性关系为:胞内结构域(激酶域)>胞外结构域>跨膜结构域。其中胞外结构域的分析显示,十字花科CLV1同源蛋白序列LRR区域基本保持一致,在其他物种中亦呈现出较高的保守性。在 21 个LRRs 中,LRR3、LRR4、LRR6、LRR8、LRR9、LRR10、LRR14、LRR19、LRR21保守性较高。LRRs区域氨基端和羧基端各有一个高度保守的半胱氨酸对,这预示着这种半胱氨酸对在维持蛋白质的结构和功能中起到重要作用。