楊樹基因組中大部分基因家族組成龐大，眾多家族成員如何能在長期的演化歷程中被保留下來？其家族內(nèi)成員間的功能分化機制又是什么？這些科學(xué)問題目前還未得到明確回答。中國科學(xué)院植物研究所曾慶銀研究組以楊樹三型氧化酶（PRX）基因家族為例來回答這一系列科學(xué)問題。

　　PRX基因家族在木質(zhì)素生物合成和抗逆反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，楊樹基因組中有兩組串聯(lián)重復(fù)的PRX基因，其祖先基因編碼的蛋白定位在細(xì)胞壁上。在其后的演化歷程中，有一個祖先拷貝獲得液泡定位的信號肽而定位在液泡中，然后液泡PRX基因經(jīng)歷了快速的擴(kuò)張，擴(kuò)張后的液泡PRX基因受到正選擇驅(qū)動而導(dǎo)致所編碼蛋白的生化功能發(fā)生分化。

　　研究揭示了亞細(xì)胞定位的分化和正選擇在楊樹基因家族功能分化中扮演著的重要角色。研究結(jié)果已在The Plant Cell 期刊上（Ren et al., 2014, 26: 2404-2419）發(fā)表。同時，The Plant Cell期刊將該成果選為研究亮點，并做了題為When to hold them: Retention of duplicate genes in poplar（Jennifer Mach, 2014, 26: 2283）的點評，評述了蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位的變化和正選擇在楊樹重復(fù)基因保留中的作用機制。研究成果也入選了FACULTY of 1000，被推薦為該領(lǐng)域有重要進(jìn)展的文獻(xiàn)（http://f1000.com/prime/718453323）。

圖．楊樹PRX蛋白的結(jié)構(gòu)及亞細(xì)胞定位的分化