绿头鸭基因组微卫星分布规律研究

[目的]研究绿头鸭(Anas platyrhynchos)的全基因组微卫星分布特征及规律.[方法]利用生物信息学方法对已报道的绿头鸭全基因组查询搜索并进行特征分析.[结果]在绿头鸭1 070 Mbp的基因组中,1～6个碱基重复的微卫星数量有476 957个,总长度为9 101 935 bp,相对丰度为445.77个·Mb-1,占全基因长度的0.83％.不同重复类型的微卫星中单碱基的数量最多,有326 468个,长度为5 444 144 bp,占基因组微卫星总数的68.45％;然后依次是四碱基、二碱基、三碱基、五碱基和六碱基,数量分别为66 753,30 262,29 712,20 248和3 514个,长度分别为1 504 868,501 244,527 310,920 915和203 454 bp,分别占基因组微卫星总数的14％,6.34％,6.22％,4.25％和0.74％.绿头鸭基因组中,分布数量最多的14种拷贝类型按数量由多到少排列依次是A,A A AC,A A AT,AT,A AT,AC,A AC,A A A AC,C,AG,AAAAT,AAAG,AAGG和AGG,这些拷贝类型的数量均超过2 500个,合计占基因组微卫星总数的95.1％,有明显的A偏倚.[结论]研究结果为绿头鸭微卫星的筛选和开展进一步的分子生物学研究奠定了基础.     

油茶基因组微卫星特征分析

对油茶基因组约10%覆盖度的DNA序列进行微卫星查找,共获得11 344个重复单元长度为1～6碱基的微卫星。在此基础上,通过对这些微卫星序列分析发现:在油茶基因组中长度为二核苷酸的微卫星重复单元最为丰富,占27.1%;在单碱基重复和二碱基重复这两种类型中,最主要的优势重复单元分别是A/T以及AT/TA、AG/TC。三碱基、四碱基、五碱基重复类型中,(AAN)n、(AAAN)n和(AAAAN)n为对应的优势重复单元,这些优势重复单元中富含碱基A和T。油茶基因组中变异程度高的微卫星(长度≥20 bp)约占11.7%。分析还发现,除单核苷酸重复微卫星外,油茶基因组微卫星长度的变异速率与重复单元长度呈负相关,即油茶基因组中长度较短的微卫星变异速率较快,而较长的重复单元变异速度较慢,相对较为稳定。     

基于NCBI核酸数据库资源的产黄青霉微卫星序列的筛选

利用生物信息学方法在产黄青霉基因组中筛选微卫星序列,并对其基因组中微卫星数量和丰度进行了研究.利用SSRHunter1.3软件在长度为30 090 464 bp的产黄青霉基因组中共找到163个微卫星序列.其中以两碱基重复类型数目最多,为133个,占重复序列总数目的 81.60%;其次是三碱基重复为29个,占17.79%;最后是四碱基1个,占0.61%.在两碱基重复序列中,AT(44.79%)重复类别最多,其次是AG(23.92%).在三碱基重复序列中,共发现9种重复类别,其中以AAG和ACT重复类型最多,为6个(3.68%),其次是ACC(2.45%),最少的是AGC(0.61%).四碱基重复中,只有1种重复类别,为ATGT(0.61%).同时选取二碱基的重复次数在7以上和三碱基的重复次数在6以上的微卫星序列,利用Primer Premier 5.0软件设计了引物,共得到30对引物.本研究不仅为后续产黄青霉微卫星标记的筛选奠定了基础,也丰富了其基因组学资源,对产黄青霉的种群遗传结构分析、分子标记选育和遗传多样性有重要意义.     

3种金线鲃属鱼类基因组微卫星的筛选与分析

利用生物信息学的方法,基于已公布的滇池金线鲃、安水金线鲃和犀角金线鲃的全基因组序列,筛选出3种金线鲃全基因组中的微卫星,并对所得数据进行分析。结果显示:在滇池金线鲃、安水金线鲃和犀角金线鲃全基因组中分别筛选出完美微卫星851 732个、849 226个和848 258个,其丰度分别为543. 39个/Mb、561. 32个/Mb和557. 52个/Mb; 3种金线鲃鱼类基因组中二碱基重复类型最多,分别占全部微卫星总数的50. 24%、40. 72%和40. 72%,其次是单碱基四碱基三碱基五碱基六碱基;安水金线鲃和犀角金线鲃基因组中的核心重复类别比例最高的为A,而滇池金线鲃核心重复序列比例最高的为AC; 3种鱼类基因组微卫星序列分布结果表明,位于外显子上的数量远低于内含子和基因间隔区。     

水稻亚种间基因组水平微卫星多态性分析

从公布的水稻两个亚种（籼稻9311和粳稻Nipponbare）基因组草图序列中,搜寻了所有的完整微卫星位点,发现单碱基重复中A/T重复占大多数,二碱基重复中AT/TA、GA/TC、AG/CT重复居多,三碱基中GGC/GCC、GCG/CGC、CCG/CGG重复较多。通过相互比较,不同基序和基因区域的微卫星多态性有较大差异：内含子和基因间区中微卫星的多态性较高（分别约为45%和40%）,外显子中的微卫星多为三碱基重复,而且多态性较低（约为25%）;两个亚种具多态性的微卫星间距平均约为12.7 kb和16.4 kb。     

日本囊对虾（Marsupenaeus japonicus）基因组微卫星特征分析

通过建立随机基因组文库和序列测序,对日本囊对虾基因组进行了较大规模的微卫星分布特征分析.在1606711bp的随机基因组序列中,共找到1206个微卫星序列,其序列总长度约占测序序列总长度的5.9%.微卫星序列中,以两核苷酸重复的序列数目最多,约占微卫星总数的69.82%,三核苷酸重复次之,约占12.35%.两核苷酸重复中以AT重复最为丰富,约占两核苷酸重复序列总数的29.44%.微卫星在低拷贝区间(≤42)数量相对较大,约占比例为72.31%.重复单位拷贝数的变异能力分析表明,变异系数最大的前3种重复类型,均为4—6核苷酸,较长重复单位类型有着较强的变异能力.微卫星重复单位长度与其拷贝数的相关分析表明,二者呈负相关(r=-0.428),即随着重复单位长度的增加,其拷贝数在减少.两核苷酸重复4种类型和三核苷酸重复10种类型基序AT含量与重复序列数目的相关分析表明,随着重复类型基序AT含量的增加,其相应的序列数目增多.同时,微卫星各重复类型基序GC含量在0—70%间时,两端侧翼序列GC含量与之存在着正相关关系.这可能意味着微卫星两端的侧翼序列的碱基组成对微卫星的产生和进化有一定的影响.以上结果为物种间微卫星分布频率和丰度的比较、微卫星标记开发以及微卫星进化和功能的研究等工作提供基础.     

长薄鳅基因组四碱基重复微卫星的分离及序列特征分析

采用生物素探针(GATA)8杂交和磁珠富集法直接从长薄鳅基因组中分离出了一批四碱基重复微卫星DNA,并对其序列特征进行了分析.随机挑取200个单克隆进行筛选,得到175个阳性单克隆(87.5%).测序发现共有117个阳性克隆含有微卫星重复单元.通过序列比对,排除重复测的序列后,得到91条重复类型和重复次数不同微卫星的序列,其中含四碱基重复的微卫星有62条.与探针相同或互补(GATA/CTAT)n的四碱基重复微卫星位点数最多,此外,还检测到其它的四碱基重复类型,如(AGAC/TCTG)n、(AAGA/TTCT)n、(GATG/CTAC)n,以及(CT)n＋(ATAG)n和(AT)n＋(ATAG)n二碱基和四碱基复合型微卫星位点.获得的长薄鳅基因组四碱基重复微卫星位点中,属于完美型的最多,有30条(48.4%),其次为复合型,有29条(46.8%),非完美型的有3条(4.8%).大多数的四碱基微卫星(31条)重复次数为10～19次,占50.0%,其次为20～29次和5～9次四碱基重复,均为22.6%,30次以上的四碱基重复较少,仅有3条(4.8%).     

甜酸角基因组微卫星序列特征分析

甜酸角是干热河谷地区有多重价值的重要经济树种,对其SSR引物的开发有助于该物种的遗传学研究以及资源的利用与保护.研究通过Illumina高通量测序技术和MISA软件开发出甜酸角全基因组SSR序列,共7个类型9 447个,其中以单核苷酸重复类型最多.在不同重复类型中,A/T碱基含量显著高于G/C;在不同长度重复单元中,单核苷酸重复类型的微卫星长度变异程度最高,二核苷酸重复类型微卫星长度变异程度也较高,各重复类型微卫星的长度与微卫星出现的频率呈负相关.获得的微卫星序列以及相关分析结果,较全面地反映了甜酸角基因组微卫星的特征和潜在功能,将有助于后续的一系列遗传学研究.     

刺参CT/AG微卫星标记的筛选

利用5’锚定引物PCT筛选刺参的CT/AG微卫星分子标记,测序的43个克隆子中,42条序列含有微卫星DNA序列,阳性克隆比率达到97.7%。去除重复序列后,共检测到56个微卫星位点,分布于26条序列中,其中25条序列检测到2个或2个以上微卫星位点。对所有筛选到的微卫星位点进行分类统计后表明,核心序列为(CT/AG)的有51个(91.1%),5个位点为其他类型的重复。结果表明:刺参CT/AG微卫星标记在刺参基因组中含量较丰富,5’锚定引物法在筛选特定标记的同时,还筛选了其他类型的微卫星标记,具有较强的筛选效率。     

湿地松转录组SSR分析及EST-SSR标记开发

【目的】湿地松是南方地区优先推广的优质产脂树种。但湿地松分子遗传基础薄弱,基因组序列信息匮乏,影响了湿地松基因组学的深入研究。目前,湿地松分子研究所用的SSR标记主要来自其他近缘种或利用公共数据库中有限的基因序列资源开发的SSR标记,其多态性和通用性较差。为解决这一问题, 笔者根据湿地松转录组测序数据开发EST-SSR位点,并揭示其在转录组序列中的分布类型及特征,为湿地松分子标记辅助育种奠定基础。【方法】利用MISA软件对转录组序列进行SSRs查找和分布特征分析。查找标准参数设置为: 单核苷酸重复>10次,二核苷酸重复>6次,三、四、五、六核苷酸重复>5次。根据SSR位点两端的保守区域,利用Primer3.0设计并随机挑选120对SSR引物,通过琼脂糖电泳和毛细管电泳对来自美国和吉安的113份家系个体进行遗传多样性分析,确定引物多态性。【结果】79 574条unigenes序列中搜索到3 818个SSR位点,出现频率为4.80%,平均18.27 kb出现1个SSR位点,3 373个unigenes含有SSR位点,SSR发生频率(含SSR位点的序列数/搜索序列总数)为4.24%,其中2 980条序列含1个SSR位点,含1个以上SSR位点的序列有393条。在检测到的3 818个SSR标记中,单核苷酸分布最多,其次是二核苷酸和三核苷酸,SSR数量分别占总数的63.54%、19.15%和16.27%,而四、五、六核苷酸重复类型所占比例较小,分别为0.52%、0.13%和0.31%。SSR重复单元的重复次数分布在5~22次之间,除单核苷酸重复外的1 391个SSR中,重复5次的数量最多,为498个(35.80%);重复6次和7次的次之,分别为417个(29.98%)和198个(14.23%);重复10次以上的仅有38个(2.73%)。在检测到的731个二核苷酸重复SSR中,最常出现的重复单元为AT/AT,数量为491个(12.86%),AG/CT和AC/GT两种类型的重复单元出现的次数次之,分别为156(4.09%)和81个(2.12%)。在检测到的621个三核苷酸重复中,AAT/ATT是出现频率最高的单元,共139个(3.64%),其次是AAG/CTT,共122个(3.20%)。3 818个SSR中有24.59%的位置未知,其余的SSR则分布在非编码区域(untranslated region,UTR)或者编码区(coding sequence,CDS)上,分布数量表现为3'UTR>5'UTR>CDS。参试的120对SSR引物,有92对扩增成功(76.78%),其中24对呈现多态(20%)。24对引物(13个二核苷酸重复、7个三核苷酸重复和4个四核苷酸重复)共检测出81个等位基因,每个位点的等位基因数为2~9,平均为3.38个。多态性信息含量(polymorphism information content,PIC)为0.103~0.726,平均为0.349。【结论】通过对湿地松转录组数据的挖掘,共获得 3 818个SSR位点,主要重复单元为AT/AT和AAT/ATT,可扩增出多态性位点的引物重复单元以二、三核苷酸重复为主。基于湿地松转录组序列的SSR标记开发是可行的。     

基于转录组的曼氏无针乌贼SSR与SNP位点信息分析

利用IlluminaHiseq平台对曼氏无针乌贼进行了转录组测序,采用生物信息学方法分析了转录组序列中的SSR、SNP位点信息并设计了SSR引物。利用MISA工具筛选了转录组测序获得的127 575条Unigene序列,共得到分布于50 626条序列中的SSR位点108 685个,SSR发生率39.68%,出现频率为85.19%。平均每949 bp含有1个SSR位点。在50626条含有SSR位点的Unigene序列中,有25 548条Unigene包含SSR位点数目在2个及以上。其中单碱基重复是EST微卫星序列的主要形式(42.84%),其次是二碱基重复(28.73%),三碱基重复(14.93%)和四碱基重复(12.79%)。在所有微卫星序列所包含的重复单元中,优势重复基元类型为A/T(占总SSRs的42.23%),其次为AT/AT (13.33%),AC/GT (9.32%),AAAG/CTTT(10.00%)。运用Primer premier 5软件共设计了46 520对SSR引物。在12 323条Unigene中发掘出SNP位点64 732个,每条Unigene平均含5.25个SNP位点。其中转换(Transition) 45 975个(71.02%),颠换(Transversion) 18 757个(28.98%)。本研究通过第二代高通量测序技术,结合生物信息学方法对曼氏无针乌贼进行了SSR位点与SNP位点的开发,为其遗传多样性分析、分子辅助育种和增殖放流效果评估等提供了有力研究工具。     

碧桃花瓣转录组微卫星特征分析

为开发碧桃转录组微卫星信息,利用454高通量测序技术,对其花瓣转录组序列进行SSR位点发掘,结果发现含SSR的序列4 705条,共得到5 668个SSR,平均每3.49 kb出现1个SSR。微卫星序列主要以三碱基重复为主,约占总数的42.66%。笔者共发现516种碱基重复基元,所占比例最高的为(AG/CT)n(18.34%),其次是(AAG/CTT)n(12.42%)。微卫星多为重复长度小于20 bp的短序列,长度大于20 bp的微卫星仅占总数的12.13%。研究还发现碧桃花瓣微卫星的频率和长度呈显著负相关(P0.05),相关系数为-0.246。     

萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)的ISSR引物筛选及其多态性检验

采用简单重复序列区间(ISSR:一种基于微卫星的分子标记,无需预知遗传背景即可研究基因组中微卫星序列的变异,适合大规模的种群遗传研究)的方法对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyci florus)进行PCR扩增,优化出适宜的ISSR-PCR反应体系,并从100条引物中筛选出16条具有良好多态性和重复性的ISSR引物.研究结果显示,萼花臂尾轮虫简单重复序列以(AC)和(AG)的两碱基重复为主,筛选出的ISSR引物扩增共得到114个位点,66个多态位点,多态性高达57.89%,高于常用于该物种分子生态学研究的线粒体COI基因的多态性.     

松属编码区微卫星特征和相应基因功能分析（英文）

从GenBank下载453 892条松属EST序列,序列组装后得到20 886条contig。用Sputnik软件从这些contig中查找了2 678个微卫星,其中3碱基重复微卫星占的比例最高,为59.2%,而其他重复长度的微卫星都相对较低,比例分别为:2碱基重复微卫星占12.0%,4碱基重复微卫星占13.3%,5碱基重复微卫星占15.5%。3碱基重复微卫星变化引起的基因读码框改变最小,松属树种基因区3碱基重复微卫星的富集显示了强烈的密码子选择效应。此次研究还对查找到的微卫星进行了引物设计和扩增分析。实验结果显示,设计的微卫星引物在云南松中的扩增成功率是72.9%。从扩增成功的引物中进一步选取了155对引物,对14个松属树种和1个黄杉属树种进行了引物通用性实验分析,结果显示155对引物在14个松属树种间的通用性在71.0%以上,而在黄杉属树种中的通用性只有25.2%。对松属树种中含有微卫星的基因进行了功能分类研究,结果显示基因在是否保留微卫星序列方面有显著分化,微卫星参与了如细胞成分分类的共质体组成、病毒颗粒及病毒颗粒组成、生物节律调控,以及生长素转运蛋白等生物学过程。     

松属编码区微卫星特征和相应基因功能分析（英文）

从GenBank下载453 892条松属EST序列,序列组装后得到20 886条contig。用Sputnik软件从这些contig中查找了2 678个微卫星,其中3碱基重复微卫星占的比例最高,为59.2%,而其他重复长度的微卫星都相对较低,比例分别为:2碱基重复微卫星占12.0%,4碱基重复微卫星占13.3%,5碱基重复微卫星占15.5%。3碱基重复微卫星变化引起的基因读码框改变最小,松属树种基因区3碱基重复微卫星的富集显示了强烈的密码子选择效应。此次研究还对查找到的微卫星进行了引物设计和扩增分析。实验结果显示,设计的微卫星引物在云南松中的扩增成功率是72.9%。从扩增成功的引物中进一步选取了155对引物,对14个松属树种和1个黄杉属树种进行了引物通用性实验分析,结果显示155对引物在14个松属树种间的通用性在71.0%以上,而在黄杉属树种中的通用性只有25.2%。对松属树种中含有微卫星的基因进行了功能分类研究,结果显示基因在是否保留微卫星序列方面有显著分化,微卫星参与了如细胞成分分类的共质体组成、病毒颗粒及病毒颗粒组成、生物节律调控,以及生长素转运蛋白等生物学过程。     

杨树微卫星序列对基因表达频率的影响及表达序列中微卫星特征的分析

微卫星是真核生物基因组中的一类高度重复的序列,一般分布在内含子区和基因间隔区中,但基因编码区也含有一定数量的微卫星。为探讨含有微卫星的基因表达频率是否偏低,对NCBI公共数据库中的421 725条杨树EST序列进行了分析,结果发现：其中53 524条EST序列中含有微卫星,含微卫星的EST序列比例是1269 %;而杨树基因组注释的45 555个基因中,有6 953个基因含有微卫星,含微卫星的基因占基因总数的比例为1526 %。对两样本频率进行差异显著性检验,结果显示微卫星在表达序列中的发生频率显著低于在注释基因中的发生频率(p<001),这说明含有微卫星的基因总体上表达水平偏低。 而对表达序列中微卫星的特征进行分析的结果显示,三碱基重复微卫星含量最丰富。在此,笔者提出了基因组中含有微卫星的基因可能总体表达水平偏低的假说,并利用杨树公共数据库中海量DNA序列对这一假说进行了验证。     

松属编码区微卫星特征和相应基因功能分析

从GenBank下载453 892条松属EST序列,序列组装后得到20 886条contig。用Sputnik软件从这些contig中查找了2 678个微卫星,其中3碱基重复微卫星占的比例最高,为59.2%,而其他重复长度的微卫星都相对较低,比例分别为:2碱基重复微卫星占12.0%,4碱基重复微卫星占13.3%,5碱基重复微卫星占15.5%。3碱基重复微卫星变化引起的基因读码框改变最小,松属树种基因区3碱基重复微卫星的富集显示了强烈的密码子选择效应。此次研究还对查找到的微卫星进行了引物设计和扩增分析。实验结果显示,设计的微卫星引物在云南松中的扩增成功率是72.9%。从扩增成功的引物中进一步选取了155对引物,对14个松属树种和1个黄杉属树种进行了引物通用性实验分析,结果显示155对引物在14个松属树种间的通用性在71.0%以上,而在黄杉属树种中的通用性只有25.2%。对松属树种中含有微卫星的基因进行了功能分类研究,结果显示基因在是否保留微卫星序列方面有显著分化,微卫星参与了如细胞成分分类的共质体组成、病毒颗粒及病毒颗粒组成、生物节律调控, 以及生长素转运蛋白等生物学过程。     

口虾蛄转录组微卫星标记开发

采用高通量测序技术获得的口虾蛄转录组测序数据,筛选具有多态性的SSR标记。结果共获得87 355条Unigene,67 657个微卫星位点,其中双碱基重复和三碱基重复的SSR较多,分别有30 235个和17 590个,占总数的44.69%和26%。获得230种重复类型,其中双碱基中的AC/GT重复和三碱基中的AGG/CCT重复是重复次数较多的重复类型。从中挑选碱基重复次数较多的微卫星引物共50对进行合成。用北海24个口虾蛄样品进行验证,获得条带清晰和多态性好的引物6对。6个微卫星位点在口虾蛄北海群体的遗传多样性分析中均表现出较高的多态性。平均有效等位基因数(k)为5.17,观测杂合度(Ho)为0.437 2,平均期望杂合度(He)为0.672 4,多态信息含量为(PIC)为0.602 3,这说明开发的6对SSR标记均适合群体遗传多样性研究。为口虾蛄进一步遗传多样性的研究奠定了基础。     

秀丽隐杆线虫基因组编码区的碱基分布特征参数研究

【目的】考察秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)基因组编码区(Coding sequences,CDSs)的碱基使用特点,并提炼出能够区分CDSs与非编码区的碱基成分偏移特征参数。【方法】在研究碱基成分偏移特性基础上,定义一个新的参数d,探索d值的分布规律;采用从秀丽隐杆线虫基因组6类不同的DNA序列中随机抽样的方式,分析并验证该指标作为基因组CDSs特征参数的可行性。【结果】参数d经过线性变换后近似服从对数正态分布;抽样分析显示分别有81.6%的CDSs、70.7%的外显子、21.8%的内含子、4.7%的随机序列、17.8%的5′非翻译区和31.4%的3′非翻译区落在d值变换后的特征取值区间内,即被预测为基因组CDSs。【结论】碱基成分偏移指数d可以作为表征基因组编码区的特征参数,它的特定取值区间能很好地区分CDSs(或开放阅读框及它的子片段)和其他非编码区。     

柞蚕微孢子虫基因组LTR反转座子鉴定与进化分析

【目的】鉴定柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi)基因组中LTR反转座子的种类、数量和遗传关系。【方法】从GenBank数据库下载柞蚕微孢子虫基因组序列,采用MGEScan软件筛选潜在重复元件,通过NCBI-BLAST与不同物种的逆转酶进行比对,含有逆转录酶结构域的序列认定为LTR反转座子,并探讨它们的结构特征、所属类型和基因组分布特点。【结果】从柞蚕微孢子虫基因组中共发现6个LTR反转座子家族即Nar1,Nar2,Nar3,Nar4,Nar5和Nar6,长度在3～4kb之间;大部分家族有相似的LTR末端核苷酸,但靶位点重复和拷贝数存在差异;逆转录酶结构域系统进化树显示6个LTR反转座子家族均属于Ty3/Gypsy类型,且与家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)LTR反转座子形成姊妹分支;Nar2和Nar4家族在基因组上成串排列,具有相似的分布特征。【结论】柞蚕微孢子虫基因组中存在Ty3/Gypsy类型的LTR反转座元件,进化地位与家蚕微孢子虫最为接近;LTR反转座子家族重复元件在基因组上成串排列,可能是柞蚕微孢子虫基因组扩张的潜在因素之一。