茶树基因组研究进展

茶树基因组学和遗传学研究的发展,推动了对茶叶品质形成的分子机制和茶树基因组进化的了解.利用44篇参考文献,综述近10年来国内外在茶树基因组和转录组测序、基因挖掘与功能解析、表观遗传学、起源与驯化、代谢组学等方面的研究进展,提出了未来功能基因组研究的前景和可能的挑战.     

3个茶树品种WOX基因家族的进化及密码子偏好性比较

【目的】WOX基因家族在模式植物组织培养中扮演着重要的分子调控角色。非模式植物WOX基因家族的系统发育和密码子使用偏好性研究有助于探索遗传进化规律和基因表达特征,进而为其转基因体系构建提供指导。【方法】利用生物信息学方法在3个茶树品种全基因组数据中鉴定WOX基因;通过ClustalX 2.1和MEGA X软件探索它们的进化规律。运用Perl语言、Codon W 1.4.2程序和SPSS 23.0等软件分析3个茶树品种WOX基因编码序列,探究它们的密码子使用偏好模式;基于ENc-GC_3s、PR2分析和中性分析结果解析影响密码子偏好的主要因素。【结果】共鉴定出42个WOX成员,其中‘云抗10号’(CSA)11个,‘舒茶早’(CSS)18个,‘云南野生古茶DASZ’(DASZ)13个,系统发育揭示3个茶树品种WOX基因在进化上存在较强的保守性。密码子偏好性分析揭示,3个茶树品种WOX基因密码子都偏好使用A/T和以A/T结尾;CSA和DASZ的WOX基因密码子使用模式相似,表明两者亲缘关系较近;以CSA和CSS作为转基因受体时,3个茶树品种WOX基因中个别密码子需优化;烟草是3个茶树品种WOX基因的最佳异源表达受体;ENc-GC_3s绘图、PR2分析和中性分析表明自然选择是影响3个茶树品种WOX基因密码子使用偏倚的主要因素。【结论】3个茶树品种WOX基因进化上较保守,密码子偏好使用A/T和以A/T结尾,且密码子偏好原因主要是自然选择;揭示出转茶树时密码子的优化信息和烟草为最佳异源表达受体的结果。     

我国科学家完成鲤鱼全基因组序列图谱绘制

正在国家"863"计划、"973"计划和国家自然科学基金、公益性行业科研专项等资助下,中国水产科学研究院联合中国科学院、哈佛大学、奥本大学等单位组建的国际合作团队完成了鲤鱼全基因组序列图谱绘制,并揭示其独特的全基因组复制事件,这是国际上首个完成全面解析的异源四倍体硬骨鱼类基因组图谱。该研究成果以Article形式于2014年9月21日在《自然-遗传》(Nature Genetics)杂志在线发表(DOI 10.1038/ng.3098)。     

基因专利之争:没有硝烟的战争

"基因淘金"热引出专利权"圈地运动"蔓延基因研究 2001年6月26日,"人类基因组草图"已经绘制完毕的消息公布于世.这一由美、英、日、法、德和中国科学家参加、被誉为生命科学的"登月计划"的人类基因组草图绘制工作,立即在全世界引起了"基因淘金"的热潮.     

茶树ANR基因家族的全基因组鉴定与分析

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是原花青素生物合成途径中的关键酶之一，同时，ANR通过调节植物不同组织中花青素的积累影响植物对光的吸收程度和叶面温度，提高茶树的防御力和对环境的适应性。利用生物信息学分析方法，从‘舒茶早’基因组数据中鉴定出茶树ANR基因家族成员，并分析ANR家族成员的基因结构、蛋白理化性质、保守基序及顺势作用元件。结果表明，CsANR家族有21个成员，分为7类，含有多个保守基序，编码287～627个氨基酸，其中，有15个蛋白为亲水性蛋白，6个为疏水性蛋白。对CsANR家族基因的顺势作用元件分析表明CsANR家族含有光响应、防御和胁迫响应、植物激素响应(茉莉酸甲酯、生长素、脱落酸及赤霉素)和低温响应元件，说明该基因家族可能在参与植物生长发育及应对胁迫中发挥作用，本研究结果可为茶树ANR基因功能研究提供依据。     

海南茶树害虫名录

本文是笔者于1973—1984年间,对本岛的十三个县市三十多个国营农垦农场、地方国营农场和区乡农场就海南岛茶树害虫的发生和分布,进行了调查;并参考了岛内各地的茶树害虫普查资科和笔者历年所收集的资料,整理结果,共得到茶树害虫、害螨种类121种,汇总撰写成本名录。     

海南茶树病害名录

据有关资料记载,目前世界上为害茶树的病害有380多种,我国有百余种,广东省内已报导的有84种。笔者于1973—1984年间,对本岛的13个县市30多个国营农垦农场、地方国营农场和区乡农场的茶树病害的发生和分布,进行了调查,并参考了本岛各地的普查资料和本人所收集的资料,经过归纳整理,共得到茶树病害47种。特撰写成本名录。     

茶树的系统分类

中国人民在三千多年前就已用茶叶作药物和饮料.《尔雅》(600—300BC)把茶树称为“槚”.茶树原产中国,迄今在华南及西南各地山区天然林里仍然普遍分布着野生的茶树,一般胸径为30—40厘米,最大的达到75厘米.近年来有些外国学者,误认为茶树原产在印度,这个讹论,有必要加以澄清(见附图).现在作为商品出售的茶叶,均采自普通的茶树Camellia siuensis(L.)O.Kize.及     

典型细菌和酵母基因组中基因间关联的研究

以表示基因表达水平的密码子适应性指数(CAI)以及基因的长度两个指标作为描述基因特征的重要参量，以枯草杆菌、大肠杆菌和酵母三种生物的全基因组作为研究对象，运用信息论的方法，研究了基因组内基因之间的关联特征．发现对于大肠杆菌和枯草杆菌基因组来说，基因之间存在着较强的短程关联，枯草杆菌基因组在表达水平方面还出现了强度较弱的中、长程关联，而且全基因组基因间关联要强于正链或负链上基因之间的关联，基因在表达水平方面的关联要强于在长度方面的关联，并对这些现象进行了相应的解释。     

精神分裂症相关基因的预测——基于大规模数据的整合分析

精神分裂症(Schizophrenia)是一种遗传性复杂、多基因相关的疾病,对其相关基因的研究一直都是疾病基因研究的热点和前沿,也是遗传学领域的难题.随着目前各种组学数据(Omics Data)的产生,全基因组关联研究(GWAS)中和精神分裂症相关的单核苷酸多态位点(SNP)越来越多的公布于学界,整合这些大规模数据并利用生物信息学模型预测精神分裂症相关基因能为进一步翔实探究致病或相关基因提供基因库的富集和优选.本文首先运用已被证明预测表现优秀的随机森林模型(Random Forests)预测精神分裂症的相关基因,然后用全基因组关联研究得到的相关基因的SNP位点进行验证及进一步筛选候选基因.结果随机森林预测模型得到33个精神分裂症候选基因,其中10个基因具有58个SNP位点是精神分裂症GWAS中的显著性SNP位点,因而这10个基因为优选的精神分裂症候选基因,文献查询结果表明这10个优选相关基因与精神分裂症有密切联系.     

国外期刊亮点

正破译油菜多倍体基因组中国农业科学院油料作物研究所等多个国内外相关机构通过合作首次完成了甘蓝型油菜的基因组测序工作。相关成果8月22日发表于Science上。研究发现,甘蓝型冬油菜基因组至少包含10多万个蛋白编码基因,为至今测序的植物种中基因数最多的物种。借助与亲本种甘蓝和白菜基因组的比较,科学家发现,该基因组进化的突出特点是2个亚基因组(A和C)存在广泛的、相互的基因或DNA序列置换。     

茶树早期光诱导蛋白1基因的克隆和表达分析

报道了茶树早期光诱导蛋白1基因(CsELIP1)的cDNA和DNA序列的克隆.该基因编码蛋白含190个氨基酸残基,其基因组序列含有两个内含子(长度分别为129和855 bp).表达分析显示,CsELIP1的mR-NA水平在常温加较强光照(200μmol.m-2.s-1)和低温(5℃)弱光时上调都较少,但在5℃加200μmol.m-2.s-1时被强烈上调,表明CsELIP1的表达可能有一种在其他植物ELIP基因表达中存在的PSⅡ光合效率介导的调节方式.也暗示CsELIP1基因的生理作用可能涉及到茶叶细胞的光保护作用.     

云南茶树种质资源研究进展

云南地区茶树种质资源丰富多样,对其进行深入研究对茶树的起源、演变、培育新型资源等都具有重大意义的.本文分别从不同的遗传标记入手(形体学标记、细胞学标记、生化标记、化学标记、分子标记),对云南茶树种质资源相关研究进行综述,以推动茶树种质资源的发展.     

Lotus japonicus共生固氮基因的比较基因组学

以模式植物Lotus japonicus基因组为研究对象,首先应用了现有生物信息学软件BLAST程序对Lotus japonicus的全基因组序列进行了比较分析,鉴定两个序列之间的相似性并将其基因筛选出来;其次结合Blastp的数据结果提供的基因同源信息,和基因在染色体上的位置信息,对其全基因组进行共线性分析确定基因组中由WGD产生的重复基因有2197对,以获得Lotus japonicus多倍化发生的规模高达28.05％;再次在NCBI上初步搜索并获得与共生固氮相关的基因序列有12个同时根据获得的共生固氮相关的基因在四个禾本科物种中进行比较分析,并且对其进行了简单的系统进化分析,发现全基因组倍增可能有利于共生固氮相关的基因家族的扩增.     

人类基因组意味着什么？

人类基因组计划(HumanCenomePr05ectlHGP)是美国科学家在1985年率先提出的。这是一个为期15年，耗资30亿美元的人类基因组作图和测序计划。它的焦点问题是通过制作人类染色体的详细的遗传图谱和物理图谱，将整个基因由粗到细地进行有序的划分，最终得到可以用于测序的重叠度最小的连续克隆系，从而测出24条染色体DNA的全部核苷酸序列，破译人类全部遗传信息以及3万个基因的定位和结构。美国于1990年正式启动人类基因组计划，预计在2005年完成基因组的全部测序。现在，HGP不仅进入7大规模测序和基因识别阶段，从而极大地带动7人类相关基因图谱定位、克隆与结构、功能研究，而且“全基因组随机测序”的大胆设想也积极推动7人类基因组测序的进程。     

我国科学家在玉米杂种优势机理方面取得重要进展

正在国家重点研发计划"七大农作物育种"专项"主要农作物杂种优势形成与利用机理"(项目编号:2016YFD0100800)资助下,中国农业大学赖锦盛教授课题组在玉米杂种优势机理方面取得重要进展。研究成果以"Extensive intraspecific gene order and gene structural variations between Mo17 and other maize genomes"(种内基因顺序和基因结构变异应该对杂种优势和基因组进化有影响)为题,于2018年7月30日     

杨焕明 持续解读生命密码

<正>音乐家使用音符组成美妙的音乐;诗人凭借字句的安排咏出千古绝唱;基因测序研究者,则利用基因解读生命的密码,向人类探索生命本源的终极梦想不断迈进。杨焕明院士无疑是中国人类基因组计划的领军人物之一,在世界上首次利用全基因组"霰弹法"策略对大型植物基因组进     

茶树-冷驯化相关的胞外多肽信号基因CsCOR1的功能机理

我校生命科学学院教授李先文博士获批2012年度国家自然科学基金项目:茶树-冷驯化相关的胞外多肽信号分子基因CsCOR1的功能机理,项目编号31270727.李先文博士长期从事茶树等常绿木本植物冷驯化机理的研究.尽管冷驯化研究在拟南芥等草本植物已进行得较为广泛和深入,且已认识到:冷驯化涉及多重增强植物抗低温反应的启动,激活了大量冷诱导基因的表达,这些冷反应基因的激活至少涉及依赖胞苷酸重复元     

茶树异胡豆苷合成酶基因的全基因组鉴定和表达分析

基于隐马可夫模型检索和序列比对,从茶树基因组鉴定出17个异胡豆苷合成酶(Strictosidine synthase,STR)基因(CsSTR1～17).理化分析表明,CsSTR蛋白长度在147～552个氨基酸之间,分子量介于15.6～60.8kD,等电点介于4.65～10.88,除CsSTR3、4、9、10、11和13,其他CsSTR都为亲水性蛋白.物种进化分析结果表明,CsSTR3、4、10、11、12、13、14与蛇根木、萝芙木、长春花和喜树中的STR位于同一进化分支;但进化关系较近的CsSTR基因间,其内含子数目和长度、蛋白保守基序的数量和类型不同.表达分析结果显示,CsSTR基因表达受低温、干旱、盐胁迫以及茉莉酸甲酯调控,大部分CsSTR基因在顶芽、成熟叶和根中具有较高的表达量.启动子分析结果表明,CsSTR基因启动子区含有许多与生长发育和逆境反应相关的元件.ERF、MYB、Zinc Finger、bZIP家族转录因子是与CsSTR基因启动子结合较多的蛋白.     

西南地区主栽经济型茶树儿茶素的组成及其区别

对西南五省的8种主栽经济型茶树的儿茶索进行了HPLC图谱分析,结果表明:各品种之间儿茶素成分差别较大,同时对各品种的咖啡碱含量进行了分析,为寻找高儿茶素、低咖啡碱含量的茶树品种提供相关依据.