标号基因组间重组距离的一个线性时间算法

考虑的基因组的进化基于两种形式：基因组中染色体之间的移位(translocation)和染色体内部的翻转(reversal)．研究了标号基因组间的重组问题：求一个标号基因组进化成另一个标号基因组所需最少数目的移位和翻转，这个数目叫做重组距离．给出了求“共尾”标号基因组间重组距离的一个线性时间算法，从而改进了Hannenhalli和Pevzner的O(n^2)算法，其中n是基因组中基因的个数．     

平面及球面嵌入图α-定向的flip-距离

为研究平面嵌入图的给定出度序列的定向问题,Felsner引入了α-定向及flip变换,并进一步证明了一个平面嵌入图的所有α-定向在flip变换下构成一个分配格.本文中给出平面嵌入图的一个α-定向可由另一个α-定向通过一系列flip变换而得到的一个充分必要条件.与之平行,证明了球面嵌入图的任意两个α-定向均可通过一系列flip变换而相互得到.最后,给出了所需最少flip变换的数目.     

基因组的进化与内含子中的基因的进化

论述了基因组整体进化过程中内含子所含的基因的进化．分析了内含子的起源方式与内含子中的基因种类的关系,并结合基因组在大小、组成等方面进化过程中内含子的演化趋势,探讨了内含子中的基因,特别是核仁小分子ＲＮＡ基因的进化规律．同时,对于内含子中的基因的进化,提出了一些可能的途径．     

基于基因次序的基因组问距离的计算

给出了计算两个具有相同内容、不同次序的基因组之间距离的算法.给定一组内容相同、次序不同的基因组,构造一个完全图,寻找一个基因组使得它与给定的各个基因组之间距离的累加和达到最小,这个问题可以转化为偈P问题.利用最小生成树方法找到一个中心基因组,接下来构造断点图,最后利用断点图来计算集合中的每一个基因组和中心基因组之间的距离.     

公共交货期窗口待定的单机成组分批排序

研究有组安装任务的单机窗时排序问题,所有工件的提前/延误惩罚费用相同;公共交货期窗口大小给定但位置待定,由线性定位费用衡量;最优排序是使所有这些费用的和最小.给出了最优排序的一些性质,提出一个多项式时间算法.     

用重建进化树方法研究酵母螺旋酶(YRF) 基因家族的演化

运用重建进化树方法对酵母螺旋酶(Y’-helicase protein，YRF)基因以及类YRF基因的ORF(Open Reading Frame)序列进行了动态聚类，指出了与YRF基因有亲缘关系的ORF，纠正了已公布的酵母基因组中可能存在的错误，给出了新预测的基因位置．并运用基因间关联指数和序列非均匀性指数对所得结论进行了进一步验证．     

广义酵母的染色体核型分析与基因组进化

采用脉冲场强凝胶电泳技术对4种34个Saccharomyces属广义酵母样本的染色体核型进行了分析，观察到丰富的染色体数目和大小的多态性．染色体数目在所研究的广义酵母中从8到16都有出现，但小于0．5Mb的染色体仅见于Saccharomyces exiguus．广义酵母染色体数目和大小的多态在所受试样品中普遍出现，表明在进化过程中酵母基因组发生了迅速而广泛的重排．     

无向单触点开关网络的直接综合法

本文给出了从给定网络的关联矩阵A,通过解不定矩阵方程BA~T=0获得全部回路的直接方法,同时给出了直接综合无向网络的系统方法,用这些方法可以从给定的独立回路矩阵B(包含全部B_f)或独立割集矩阵Q(包含全部Q_f、Q_f),通过解不定矩阵方程或取环和运算,得到所有满足给定B或Q的完全关联矩阵A_α。用上逆方法直接综合了一个无向单触点开关网络,得到了两个解答A_α,一个与文献[1]用矩阵变换得到的结果相同,另一个解答也满足给定的网络函数。     

等边浅蛤线粒体全基因组测序和系统发育研究

采用高通量测序技术对等边浅蛤的线粒体全基因组进行了测序,并通过拼接、组装得到了完整的线粒体基因组序列。研究结果表明:环状线粒体基因组总长度为20 248 bp,由13个蛋白编码基因,22个tRNA基因,2个rRNA基因及1个控制区组成,所有基因均在重链编码。等边浅蛤线粒体基因碱基组成为A(28.55%),T(39.33%),C(10.40%)和G(21.72%),A+T含量为67.88%,具有AT偏好性。D-loop控制区位于COX1基因和Cytb基因之间,长度为1 944 bp。利用帘蛤科16个物种及缢蛏(外群)的线粒体基因组的12个蛋白质编码基因构建NJ系统进化树。结果表明,等边浅蛤与菲律宾蛤仔聚为一支,亲缘关系最近。该研究将补充浅蛤属线粒体基因组信息,为浅蛤属以及帘蛤科的系统发生关系及进化地位积累有价值的数据资料。     

关于合同变换矩阵的一般形式

对给定的合同的实对称n阶阵A和B，给出其复合同变换的一般表示形式．     

Primary investigation on GISH-NOR in cotton

Six loci of nucleolar organizer region (NOR) were detected in genomic in situ hybridization (GISH) of cotton (Gossypium). NOR was the characteristic of 45S rDNA but could be generated by genomic DNA (gDNA) extracted from Gossypium species as probe. With twice FISH to the same mitotic cell of G herbaceum or G hirsutum, number, position and size for NORs generated from 45S rDNA and gDNA were identified largely similar or even the same. The NORs with gDNA as probe were therefore permanently defined as GISH-NORs. GISH-NORs from G hirsutum and Graimondii mitotic images were all terminal types. Four and two GISH-NORs from G herbaceum (var. africanum) were terminal and centromere types, respectively. Six GISH-NORs in G hirsutum were chromosome mapped with two in A- and four in D-subgenomes. There were also GISH-NORs in mitotic image of G raimondii with its own gDNA as probe. From mitotic image of G herbaceum with its own gDNA as probe, GISH-NOR could not be observed but non-wholerecovery of hybridized signals was distinguished. These non-whole-recovery of hybridized signals were detected on long arm terminals of most chromosomes and especially existed in nearly half long arm of a pair of chromosomes in Gherbaceum gDNA probed itself GISH image, which may be possibly induced by low copy genes within the regions rather than inter-subgenomic segment translocations. GISH-NORs in G hirsutum mitotic images were dominantly observed when gDNAs from D and A genome species were used as probes and block, respectively, but not when the reverse probe and block gDNA from the two diploid progenitor genomes were designed. There may be two speculations to this special phenomenon: rDNA concerted evolution; content of rDNA in genome D more than genome A.     

树的费用全染色的近似算法

给定无向简单图G=(V,E)与颜色集C，并且对C中的每一种颜色c设定一个费用值w(c)∈R⁺.全染色是给出图的一个可行染色使得相关联的边和点、相邻的点或边都染不同的颜色.定义了费用全染色问题，即求解最优的全染色f，使得染色费用和最小，对于树图T，给出了一个2-近似算法，该算法的运行时间为O(nΔ²).     

The draft genome of the transgenic tropical fruit tree papaya (Carica papaya Linnaeus)

Papaya, a fruit crop cultivated in tropical and subtropical regions, is known for its nutritional benefits and medicinal applications. Here we report a 3x draft genome sequence of 'SunUp' papaya, the first commercial virus-resistant transgenic fruit tree to be sequenced. The papaya genome is three times the size of the Arabidopsis genome, but contains fewer genes, including significantly fewer disease-resistance gene analogues. Comparison of the five sequenced genomes suggests a minimal angiosperm gene set of 13,311. A lack of recent genome duplication, atypical of other angiosperm genomes sequenced so far, may account for the smaller papaya gene number in most functional groups. Nonetheless, striking amplifications in gene number within particular functional groups suggest roles in the evolution of tree-like habit, deposition and remobilization of starch reserves, attraction of seed dispersal agents, and adaptation to tropical daylengths. Transgenesis at three locations is closely associated with chloroplast insertions into the nuclear genome, and with topoisomerase I recognition sites. Papaya offers numerous advantages as a system for fruit-tree functional genomics, and this draft genome sequence provides the foundation for revealing the basis of Carica's distinguishing morpho-physiological, medicinal and nutritional properties.     

广西5种常见星虫动物的线粒体基因组特征和系统进化分析

为探明广西北部湾星虫动物的线粒体基因组遗传变异和基因序列特征,采用高通量测序测定广西北部湾5种常见星虫动物的线粒体基因组,并对其基因序列特征、遗传变异、系统进化进行分析。结果显示,星虫动物线粒体基因组具有典型的无脊椎动物线粒体基因组的特征,基因排列高度保守,特别是其13个蛋白质编码基因（PCGs）。此外,星虫动物线粒体基因组的基因均编码在H链上,并存在3个高度保守的基因排列区块,与环节动物和螠虫动物线粒体基因组特征较为相似。cox1、cox2和cob等3个基因进化速率最慢、遗传变异水平最低,适合作为星虫动物种属系统进化研究以及不同种间生物条形码构建的分子标记。nad6、nad4、nad5和nad2等4个基因的遗传变异水平较高（大于60%）,变异位点数量较多,适合作为星虫动物种群遗传多样性研究的分子标记。星虫动物线粒体13个蛋白质编码基因的Ka/Ks比值均低于1（0.058 2-0.726 6）,其中cox1、cox3和cob等3个基因的Ka/Ks比值最低（小于0.1）,表明在星虫动物线粒体遗传进化过程中,这3个蛋白质编码基因承受强烈的自然选择压力和功能束缚。基于线粒体基因组蛋白质编码基因系统进化树的研究结果表明,星虫动物可分为方格星虫纲和革囊星虫纲两个进化分支,星虫动物与环节动物的进化地位、亲缘关系较近,而与软体动物的亲缘关系较远。本研究结果不仅为广西北部湾特色星虫动物渔业资源多样性调查和保护提供分子遗传数据,也为星虫动物系统进化研究提供了科学参考。     

Genome-scale approaches to resolving incongruence in molecular phylogenies

One of the most pervasive challenges in molecular phylogenetics is the incongruence between phylogenies obtained using different data sets, such as individual genes. To systematically investigate the degree of incongruence, and potential methods for resolving it, we screened the genome sequences of eight yeast species and selected 106 widely distributed orthologous genes for phylogenetic analyses, singly and by concatenation. Our results suggest that data sets consisting of single or a small number of concatenated genes have a significant probability of supporting conflicting topologies. By contrast, analyses of the entire data set of concatenated genes yielded a single, fully resolved species tree with maximum support. Comparable results were obtained with a concatenation of a minimum of 20 genes; substantially more genes than commonly used but a small fraction of any genome. These results have important implications for resolving branches of the tree of life.     

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。     

附有条件的最小支撑树算法

传统最小生成树算法不能解决:度约束条件下的最小支撑树问题;动态网络的最小支撑树问题;边约束条件下的最小支撑树问题。遗传算法可以求解度约束条件下的最小支撑树问题,但存在效率低、编码复杂等缺陷。归纳了3类附有条件的最小支撑树数学模型,在最小支撑树传统算法基础上,提出了3类附有条件的最小支撑树算法。算法测试和比较表明:附有条件的最小支撑树算法是完全可行和有效的。     

SARS冠状病毒的起源和进化初探

发展了一种研究基因序列进化的随机替代模型,根据一组从某个最近共同祖先演化而来的若干序列,可以预测此共同祖先序列,并计算随机替代概率矩阵,确定了从祖先序列的各个碱基到进化序列的各个碱基之间的替代概率。将这一模型应用于分析包括SARS冠状病毒在内的4种冠状病毒全基因组的演化规律,确定了在若干较保守的编码蛋白基因序列中同义替代位点的最近共同祖先序列以及分歧进化后的累计同义替代数目。结果表明,SARS病毒和其他几种已知的冠状病毒具有相当的进化历程,但存在不同的进化途径,支持了SARS病毒在造成此次大规模感染人体之前已经历了较长的进化历程的猜测。