蝽次目线粒体基因组特征及系统发育关系重建全文替换

目前GenBank数据库共收录122种蝽次目昆虫全线粒体基因组序列,比较分析其13个蛋白质编码基因的密码子使用情况、核苷酸进化速率及核苷酸序列信息位点等序列特征,归纳蝽次目tRNA基因的重排现象,同时基于蛋白质编码基因用贝叶斯法和最大似然法重建蝽次目系统发育树,最终为蝽次目昆虫的分子进化信息进行了分析和补充,为蝽次目的系统发育分析奠定了良好基础.两种方法构建的系统发育树结果基本一致,分支关系如下：(扁蝽总科+(蝽总科+(缘蝽总科+(红蝽总科+长蝽总科)))).     

基于线粒体基因组全序列的鳅科(Cobitidae)鱼类进化关系分析

为了解鳅科(Cobitidae)鱼类线粒体全基因组序列的结构特征和系统发育信息,利用生物信息学方法对已知的40种鳅科鱼类线粒体全基因组进行比对分析,用邻接法(NJ)构建系统发育树。结果显示：(1)鳅科鱼类线粒体基因组全序列长度在16 553～16 937 bp之间,基因组的结构特征及基因排列顺序与其他硬骨鱼类一致。(2)鳅科鱼类线粒体全基因组一致序列长度为17 483 bp,变异位点数为8039(45.9%),Kimura双参数平均遗传距离为0.19。在13个蛋白质编码基因中,ND2的变异程度(58.9%)和平均遗传距离(0.28)最大,变异程度最小的是12S rRNA(30.5%),tRNA拼接序列的平均遗传距离最小(0.07)。(3)Cox1、ND5、Cytb基因是进行鳅科鱼类系统发育分析较为理想的分子标记,NJ系统发育树显示,条鳅亚科(Noemacheilinae)是最早分化出来的一枝群系,位于祖先位置,沙鳅亚科(Botiinae)和花鳅亚科(Cobitinae)亲缘关系更近,互为姐妹群系。本研究为鳅科鱼类进化学研究和分子标记的选取提供参考依据。     

基于相对熵原理构建生物进化系统树

根据相对熵原理定义了物种进化距离,把它应用到基于DNA序列分析的生物进化系统树构建的研究中.首先选用64种脊椎动物的线粒体DNA序列为材料,得到与传统的根据物种形态构建的系统树基本一致的树形;进而进行全基因组序列层次的物种进化的研究,选取长度约为线粒体DNA序列102倍的12种古生菌、真细菌全序列,最终也得到了合理的系统树.     

鲑科鱼类线粒体全基因组序列结构特征及其系统发育信息分析

为了深入开展鲑科鱼类的线粒体全基因组序列的结构特征和系统发育信息的研究,利用生物信息学的方法分析了已获得的40种鲑科鱼类的线粒体全基因组序列.通过软件Clustal X进行对比,然后用软件MEGA5.05分析DNA的序列差异,并用邻接法生成系统进化树.结果发现:1)鲑科鱼类线粒体基因组的结构和基因排列顺序和其他硬骨鱼类的相同,其全长为16 526~16 997 bp.2)从系统进化树可以看出白鲑亚科(Coregonidaeinae)位于祖先的位置,是最早出现分化的一枝,鲑亚科(Salmoninae)和茴鱼亚科(Thymallinae)亲缘关系较近,互为姐妹群.3)在所有编码基因中,序列变异程度最大的是ND2基因(47.6%),最小的是16S rRNA基因(11.0);Kimura双参数遗传距离最大的是ND2基因(0.203),最小的是12S rRNA基因(0.037).     

14种帘蛤科贝类线粒体基因组特征与系统进化分析

利用从genbank数据库摘录了帘蛤科Veneridae的14种贝类的线粒体基因组全序列,分析其特征,并研究帘蛤科贝类分子系统进化关系。结果显示,A+T碱基含量高于G+C碱基含量,线粒体基因组表现出明显的碱基偏倚现象。对蛋白质编码基因分析,ATG并不是唯一的起始密码子,终止密码子有TAA和TAG两种;密码子组成表现出亲缘关系近的密码子组成差异较小,而亲缘关系远的差异较大。研究还发现14个物种线粒体基因排列顺序存在差异,有基因重排现象和ATP8基因缺失现象,可能是和物种生活环境有关。选取巴非蛤属的和蔼巴非蛤,真曲巴非蛤,织锦巴非蛤,波纹巴非蛤来研究帘蛤科贝类线粒体基因组选择压力,结果表明其12种蛋白质编码基因的Ka/Ks均介于0和1之间,表明基因受到纯化选择作用。基于线粒体基因组序列计算的遗传距离和构建的NJ系统发育树所得结论与传统形态分类基本一致,说明线粒体基因适合作为帘蛤科系统发育的研究手段。     

基于叶绿体基因组序列对50种菊科植物亲缘关系分析

菊科为双子叶植物纲的第一大科,其科内等级划分和系统学研究存在巨大挑战。叶绿体基因组具有高度的保守性和较慢的进化速率,其在植物系统发育和物种进化研究中应用广泛。对菊科20个属50种植物叶绿体基因组序列进行亲缘关系分析,基于叶绿体基因组编码序列(coding sequence, CDS)、rbcL基因序列、rbcL+matK基因序列分别构建系统发育树,并对其中8个物种进行密码子偏好性分析和IR(Inverted Repeat)边界分析。比较3种方法构建的系统发育树,发现利用单个基因序列或两个基因序列构建的系统发育树与CDS序列构建的系统发育树在属间结果不一致,且CDS构建的系统发育树自展支持率高于其余两种,表明基于单基因序列或基因串联序列适用于属内物种的研究,而CDS序列适用于属间物种的研究。密码子偏好性研究显示选取的8个物种都对A/U结尾的密码子有偏好性。边界序列分析结果显示4个物种菊科植物的IR边界序列ycfI基因有缺失。研究结果为菊科植物的遗传进化和系统发育研究提供了理论支撑。     

雀科9种鸟类11个线粒体tRNA基因序列及二级结构比较研究

利用PCR方法对雀科9种鸟类11个线粒体基因组中3个主要的tRNA基因簇,即IQM(tRNAIle-tRNAGln-tRNAMet),WANCY(tRNATrp-tlRNAAla-tRNAsn-tRNACyB-tRNATyr)和HSL(tRNAHis-tRNASer(AGY)-tRNALeu(CUN))进行扩增和序列测定,这些tRNA基因序列中可变核苷酸位点占15%,其中59%出现在环区,且存在插入核苷酸;茎区相对保守,其中一些变异如双链的互补性碱基突变,G-u配对等对于维系tRNA二级结构的稳定性非常重要.利用11个线粒体tRNA基因全序列,以鹌鹑为外群构建了雀科9种鸟类的系统发育树,结果表明:黄雀与其它物种关系较远;鹀亚科中灰头鹀与雀亚科关系最近,而小鹀与三道眉草鹀比较特化,这与根据二级结构特征得出的结论相吻合.利用茎区序列构建的NJ树在鹀亚科物种的分类地位上存在分歧,可能是由于核苷酸数目较少,信息量小,在解决近缘物种间的分类地位时受到限制.结合线粒体tRNA基因二级结构特征比较和系统发育分析,初步认为线粒体tRNA基因二级结构特征对于推断雀科属间的分类地位具有较高的置信度.     

9种拟步甲16S rDNA部分序列及其亲缘关系

测定了9种拟步甲的16S rDNA部分基因序列,并与GenBank中的1种步甲的基因序列作同源性比较,计算其核苷酸使用频率并构建了分子系统树.在获得的435 bp的序列中,A+T约占74.4%,颠换(transversion)取代的速率大于转换(transition)取代的速率,其中277个核苷酸位点存在变异.结果表明:属内种间的碱基序列差异范围为3.4%～6.2%;族内属间为9.4%～11.0%;科内族间为10.8%～17.7%;科与科间的差异达到46.7%～50.3%.分子系统树表明:拟步甲科为一单系群,其中琵甲族较为进化,漠甲族与漠王族相对原始;琵甲族与土甲族的亲缘关系较近;漠甲族、漠王族与鳖甲族的亲缘关系较近.本结果与传统的分类观点相吻合.     

山羊和藏羚羊全基因组微卫星分布规律及其生物信息学分析

本文利用生物信息学方法搜索和统计了山羊和藏羚羊全基因组中完整型SSRs序列,并对其生物信息学特征进行比较分析.山羊和藏羚羊全基因组中SSRs总数量分别为920 300个和913 059个,占其全基因组长度的比例分别为5.56‰和5.39‰.山羊和藏羚羊全基因组SSRs六种重复类型的数量、比例、丰度和密度分布模式如下:单核苷酸SSRs二核苷酸SSRs三核苷酸SSRs五核苷酸SSRs四核苷酸SSRs六核苷酸SSRs,这六种重复类型SSRs特征相互比较有显著差异,而相同重复类型SSRs特征基本一致.山羊基因5′端非翻译区和外显子区均是三核苷酸SSR丰最丰富,其次依次是单核苷酸、二核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸;而其3′端非翻译区和内含子区均是单核苷酸SSR最丰富,其次依次是二核苷酸、四核苷酸、三核苷酸、五核苷酸和六核苷酸.山羊第1条染色体上SSRs数量最多,其次依次是第2条、X染色体、第6条、第4条和第8条染色体,而较少的是第25、28条染色体,所有染色体上SSRs丰度不存在显著差异.山羊和藏羚羊全基因组各重复类型优势SSRs序列基本一致,并与牛、绵羊全基因组中不同重复类型SSRs优势序列相一致.     

基于EF1-a基因对常见禾本科作物的聚类分析

基于EF1-a基因核苷酸序列和氨基酸序列,利用分子进化遗传分析软件MEGA 5.0构建常见禾本科植物的最小进化法（ME）、邻接法（NJ）和算术平均数的非加权成组配对法（UPGMA）分子系统进化树.研究结果表明,EF1-a cDNA序列和氨基酸序列的聚类分析都能够反映所列禾本科植物的属间关系,3种进化树的聚类分析分支情况基本一致.基于EF1-a基因的cDNA序列和氨基酸序列构建的ME、NJ树适合用来研究禾本科作物种间或种内的遗传关系,而构建的氨基酸序列UPGMA树有待更多的数据研究.     

基于线粒体蛋白编码基因探讨飞虱科Delphacidae13属系统发育关系

飞虱科昆虫隶属于半翅目蜡蝉总科,是世界上最重要的农业害虫之一.昆虫的线粒体基因是昆虫分子与进化研究中常用且有效的分子标记.本研究基于线粒体蛋白编码基因探讨了飞虱科13属18种的系统发育关系,分别采用距离法、最大似然法和贝叶斯法构建的系统发育树得到的结论是一致的,即在飞虱科13属中,Ugyops属较为原始,处于系统树的基...     

25株SIV/HIV的进化分析及意义

选取了16株SIV和9株HIV毒株,以人T细胞白血病病毒HTLV-1为outgroup,使用CLUSTAL X、PHYLIP及MEGA三种软件对它们的基因组序列及三个主要蛋白(Env,Gag,Pol)序列分别进行了比对分析,用Neighbor-Joining(N-J)方法和Maximum Likelihood(ML)方法分别构建出进化树.结果显示HIV起源于SIV,其中HIV-1的起源与SIVcpz的几种亚型高度相关,HIV-2的起源与SIVsm及SIVmm高度相关.     

鲟形目线粒体16S rRNA的部分序列变异及系统发生

采用通用引物对3种鲟形目（Acipenseriformes）鱼类,中华鲟（Acipenser sinensis）、俄罗斯鲟（Acipenser gueldenstaedtii）和匙吻鲟（Polyodon spathula）的16S rRNA基因部分片段进行扩增,并与NCBI数据库中获得另外6种鲟形目鱼类相应的16S rRNA序列部分进行比较,探讨鲟形目2个科5个属共9个种之间的遗传变异和亲缘关系.数据合并后用于分析的序列共514 bp,变异位点29个,含简约信息位点16个,单一信息位点13个.以多鳍鱼目（Polypteriformes）多鳍鱼属Polypterus ornatipinnis为外群,采用部分16S rRNA序列基于Kimura双参数模型构建其系统发育关系,结果表明：MP法和NJ法得到系统树基本相同,其科、亚科和属的分化上基本与传统形态学分类相吻合,另外,欧鳇与鲟属鱼类的分化也并不明显.值得注意的是,鲟亚科6个种所划分出的3个分支恰恰分别归属于3个地理区域,欧鳇、闪光鲟和俄罗斯鲟主要集中于黑海和里海流域等地区;中华鲟和达氏鲟分布在西北太平洋,中国长江流域以及朝鲜;而高首鲟则分布于东太平洋.     

基于PsbA-trnH,RbcL和trnL-F序列的野生葡萄系统发育

采用PCR技术从湘西地区的3种野生葡萄中分离PsbA-trnH、RbcL和trnL-F基因片段,克隆至pMD18-T载体中测序,结合GenBank/EMBL/DDBJ中公布的其他葡萄科植物相应cpDNA基因信息,使用Mega4构建系统发育进化树,分析其系统发育关系.结果显示,PsbA-trnH,RbcL和trnL-F这3种cpDNA基因序列均能用于葡萄科属间的分子鉴定,但结果与传统形态学分类存在一些差异,RbcL能用于葡萄属内种间的分子鉴定.     

杨树泛基因组构建与基因组变异分析

【目的】杨树是重要的速生用材、生态防护和碳汇造林树种,也是林木遗传研究的模式树种。开展杨树泛基因组构建与基因组变异分析,可为杨树精准育种和林木泛基因组研究提供理论先导。【方法】 以公开发表的高质量杨树基因组序列为基础,分析不同类型的序列变异,总结变异特征,并构建基于基因和图形结构的杨树泛基因组。【结果】 本研究收集到8个杨属树种和3个二倍体或三倍体杨树杂交品种的基因组序列,3个杂交品种包含7个单倍型亚基因组序列,较好地代表了杨树4个组派的基因组特征。分析结果表明,杨树基因组间存在较多大的结构变异。在基于基因的泛基因组中,共线核心基因、非共线核心基因、次核心基因、非必需基因、特异基因占比分别为12.5%、34.9%、31.4%、16.5%、4.7%。其中,非必需基因在功能上具有较高的多样性。以基因组序列变异为基础构建杨树图形结构泛基因组,大幅提升2代测序数据的变异检测效果。通过泛基因组变异热点分析,鉴定出2个与物候关联的基因位点。【结论】 杨属基因组中存在大量染色体重排,进而增加了基因调控的多样性。杨树组/派间的基因组结构变异可能与物候适应存在关联。基于林木基因组序列的复杂性,在林木泛基因组研究中应注意基因组整合范围与研究目标相匹配,结合基因泛基因组和图形结构泛基因组结果,综合解析林木的遗传变异规律和物种演化特征。     

鹅耳枥属树种叶绿体基因组结构及变异分析

【目的】了解鹅耳枥属(Carpinus)树种叶绿体基因组基因组成及结构特征,为鹅耳枥属的系统发育及基因组进化研究提供参考。【方法】获取鹅耳枥属16个树种的叶绿体基因组,对其进行基因注释,利用生物信息学方法比较叶绿体基因组间的结构特征与变异程度,并以麻栎(Quercus acutissima)为外类群分析了鹅耳枥属的系统发育关系。【结果】鹅耳枥属16个树种的叶绿体基因组均为双链环形结构,均包含1个长单拷贝区(LSC)、1个短单拷贝区(SSC)以及2个反向重复区(IRa和IRb)。叶绿体基因组大小差异较小,最大差异仅1 902 bp。基因排列顺序基本一致,各基因数量相对保守,其中核糖体RNA(rRNA)数量最为保守,所有树种均为8个。此外,鹅耳枥属树种叶绿体基因组在序列长度、基因组成以及GC含量等方面相对保守,但4个边界存在明显的多样性。鹅耳枥属叶绿体基因组中非基因编码区存在较大差异,变异程度较高,而基因编码区差异较小,具有较高的保守性。在叶绿体基因组4个部分中,LSC区的变异程度最高,IRa区的变异程度最低。鹅耳枥属叶绿体基因组中psbA、rps16、atpA、rps19、ndhF、ndhI以及ycf1等基因的编码区存在显著差异。此外,ycf3-trnS, trnS-rps4, trnH-psbA, psbZ-trnfM, matK-rps16, rps16-trnQ, trnQ-psbK, ccsA-ndhD, accD-psaI, ndhC-trnV, trnT-trnL, trnF-ndhJ, atpB-rbcL, trnT-psbD, trnE-trnT, trnD-trnY, rpl32-trnl等基因间隔区的非编码区差异较大。绝大部分基因的编码区长度十分保守,含内含子的蛋白编码基因长度变异主要来源于内含子长度或编码区长度。系统发育分析结果将鹅耳枥属划分为鹅耳枥组与千金榆组,此外由于地理隔离导致欧洲鹅耳枥(C. betulus)、美洲鹅耳枥(C. caroliniana)与鹅耳枥属其他树种表现出较远的亲缘关系。【结论】鹅耳枥属树种叶绿体基因组具有较高的保守性,其基因排列顺序基本一致,未检测到大规模的倒位或基因重排,但其IR区与单拷贝区(SC)边界存在明显的多样性。基于叶绿体基因组构建的系统发育树在一定程度上可以揭示鹅耳枥属树种的系统发育关系。     

鸡油菌,喇叭菌和钉菇的25SrDNA部分序列及其系统学关系

从分子系统学角度出发,对鸡油菌属（Ｃａｎｔｈａｒｅｌｕｓ）、喇叭菌属（Ｃｒａｔｅｒｅｌｕｓ）和钉菇属（Ｇｏｍｐｈｕｓ）的模式种的２５ＳｒＤＮＡ部分序列进行了测定,并与另外１０目的１３个担子菌和１个接合菌的２５ＳｒＤＮＡ序列进行比较分析,以接合菌总状毛霉（Ｍｕｃｏｒｒａｃｅｍｏｓｕｓ）为外类群构建出这些担子菌的部分２５ＳｒＤＮＡ序列的系统树图,探讨它们３属之间及它们与其他担子菌的关系及其系统学上的意义．认为鸡油菌与同科的喇叭菌关系最为亲近,而钉菇属看来也应该归入鸡油菌目Ｃａｎｔｈａｒｅｌａｌｅｓ中,这与传统方法的分析结果较为一致;虽然鸡油菌类真菌又与各肉质的伞菌类群的关系相对较密切,但它应该有其相对独立的进化路线,将这一类真菌上升至目一级的分类阶元是比较恰当的;但钉菇目Ｇｏｍｐｈａｌｅｓ上升到目的水平是否恰当则有待更多的数据去证明．     

木兰叶绿体atpB和rbcL基因的系统进化分析

木兰科植物作为古老的类群,其杂交和形态多样以及趋同进化等特点导致传统分类出现很多不同结论。对生物类群进行种群的系统进化分析可以在一定程度上弥补传统分类方法的局限。叶绿体的母系遗传相对保守、分子水平差异明显,是绿色植物的标志性细胞器,因此叶绿体基因组常被用来进行植物的系统进化探究。本项研究利用phylip软件将NCBI核酸序列数据库中下载的21种木兰科植物叶绿体的atpB和rbcL基因序列760bp进行序列比对处理之后,进一步应用邻接法进行分子进化系统发生分析,构建系统发育进化树,从而得出木兰属中白玉兰、星花玉兰、锐叶木兰、北美大叶木兰、夜香木兰等在系统进化中的亲缘关系,为进一步对木兰属植物进行系统发生研究奠定基础。     

miR-1/133基因簇的进化及其调控网络

miR-1/133基因簇在心肌和骨骼肌中特异性表达,对心脏以及骨骼肌的发育及生理病理具有重要作用.该研究采用生物信息学方法,研究了miR-1/133基因簇的进化特征,预测了其靶基因及其调控的生物学过程.利用miRBase数据库对23种不同物种间miR-1/133基因簇的序列、组织方式进行了比较.采用最大似然法构建miR-1/133基因簇的系统进化树,显示该基因簇的进化与物种进化关系有一定差异.利用在线数据库对miR-1/133基因簇上游转录因子及下游靶基因进行预测,并对其进行综合分析,绘制出该基因簇的网络调控图,表明miR-1/133基因簇参与了骨骼肌与心肌发育、胰岛素受体信号通路、经典Wnt信号通路、p53信号通路等体内重要生理过程,为进一步阐明miR-1/133基因簇的生物学功能提供了理论依据.