基因组大小控制因素

简述影响多细胞生物基因组大小的各种因素，并尽力解释可能的原因和验证方案。

 

1.因素一：从操作流来说，剪切过程决定基因组大小。

1.1可能的解释：比如动物的剪切子比植物的更复杂也更为保守，其中动物剪切子上的增强子在exon中，而植物在intron中，所以动物剪切的内含子比植物多，即动物允许重复序列插入内含子中，而植物不允许，因此植物中的重复序列插入基因间区。所以植物基因组大小变化较大，而动物基因组大小变化较少。这是祖先植物细胞和祖先动物细胞选择的，也可以从平衡流能量分配的角度来解释。

1.2验证方案：研究植物和动物的非编码RNA并作比较，通过比较不同剪切子结构来证明。

2.从操作流角度来说，基于不同谱系下有以下机制：

2.1因素二：基因组多倍体化可以使得基因组变大。低等脊椎动物和植物基因组变大主要通过这种方式。

2.2因素三：基因横向转移可以使得基因组变大。真菌（类动物）基因组和细菌基因组变大通过这种方式。

2.3因素四：基因复制可以使得基因组变大。高等脊椎动物基因组、卵菌（类植物）基因组和节肢动物基因组变大主要通过这种方式。

2.4可能的解释：由变化机制可知，动物基因组大小变化小，比植物基因组更加保守。从可塑流来看，动物是调节机制而植物是适应机制。动物具有基因表达调控的复杂性，所以基因组更加保守。比如在环境改变时，可以自我调节（比如恒温动物），迁徙或者休眠。而植物不需要太复杂的调控机制，所以基因组变异较大，呈多倍体化。

2.5验证方案：建立系统发育树，按照谱系考查植物基因组的多倍体化情况和动物基因组的基因获得和丢失变化情况，通过寻找中间体来证明。

1. 因素五：从可塑流来看，细胞大小与基因组大小呈正相关。

3.1可能的解释1：生物体细胞大小受到环境中自然选择压力，基因组是适应下的产物。

3.2验证方案：建立细胞大小与基因组大小的联系，可以通过系统发育树研究。

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基因组大小：

1. 内含子大小限制

解释：剪接子复杂度

验证：RNA-seq；剪接子比较

1. 基因组多倍化：植物和低等动物
2. 基因横向漂移：真菌（类动物）细菌
3. 基因重复：高等脊椎动物，卵菌（类植物），节肢动物

解释：植物适应性；动物调节性（恒温动物；自我调节；迁徙&休眠）

验证：系统发育树；谱系；中间体

1. 细胞大小：细胞大小与基因组大小成正比

解释：环境选择压力限制细胞大小，进而限制基因组大小

验证：系统发育树；细胞生物学实验