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10个水稻Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制剂(Bowman-Birkinhibitor,BBI)基因分布在水稻1号染笆体约430kb范围内.其中7个成员以首尾相连的方式成簇排列在更短的31kb内,这7个RBBI基因含有2-3个重复的结构域片段.植物BBI结构域的二硫键和系统发育分析表明单双子叶BBI有明显区别;其中单子叶BBI变异更大,并且可以明显地分为2个亚家族:MS1和MS2(WIP1).MS1又可以分为3组:D1组,D2组和D3组.MS1亚家族主要抑制胰蛋白酶;MS2(WIP1)亚家族可能专一抑制胰凝乳蛋白酶.从基因5端和3端相似性的差别,我们推测具有三个结构域的基因由两个串联重复的、具有两结构域的基因通过读码框内的不等交换形成.同时还发现了基因重复和基因转换,很可能是由相似基因的串联重复造成.通过分析多结构域水稻BBI的选择压,发现这些水稻BBI的部分结构域受到了强烈的分歧选择.在D2和D1中检测到了正选择位点,但它们的这些正选择位点在同源比对的序列位置不同,其中D2组在P1回环区受到密集的正向选择,这表明这个反应回环受到强大的分歧压力.而D1组的正选择位点远离反应回环,可能是其中一对二硫键的存在阻碍了这个回环的分歧进化.我们认为水稻多个BBI基因能共存的主要原因是强大的分歧选择压力的存在,但也有可能由水稻基因组本身的特征和剂量需求造成.对MS1亚家族的一个具有三个同源结构域的基因RBBI3-1及其结构域进行了原核表达,得到复性后的融合蛋白后测量抑制动力常数.结果显示d1结构域具有比SBBI更高效率的胰蛋白酶抑制(TI)活性,这说明其丢失掉了的3:13二硫键对TI活性有压制作用,其功能很可能是维护C端亚结构域胰凝乳蛋白酶抑制(CI)活性所必须;d2结构域即使丢失了4:5二硫键,仍然有较高的TI活性,表明回环上其他氨基酸残基部分弥补了这对二硫键的功能;d3结构域没有对胰蛋白酶,胰凝乳蛋白酶,木瓜蛋白酶和枯草菌素(subtilisin)的抑制活性,这与预测符合.改变d1 N端P1位点(把Lys突变为Leu),并不能获得CI活性.这表明d1结构域反应回环的特殊结构阻碍P1位点获得新的抑制活性.把C端P1位点改变为Y,并恢复二硫键10:11,也不能获得CI活性,表明CI活性还需要其他结构参与,比如3:13二硫键.水稻的两个WIP1基因属于MS2亚家族的成员,它们之间的序列高度一致,但与水稻中该基因家族的其他成员相比,这两个基因均只有一个结构域并有一个内含子.RNA杂交实验显示了OsWIP1基因的表达受伤害和茉莉酸的诱导,表明了虽然与单子叶植物另一类BBI基因(MS1)在序列上分歧很大,但它们在植物防御反应中同样起着重要的作用.在上述进化分析和功能分析之后,对RBBI家族在植物防御中的地位进行了讨论.