人气管普孢子虫基因组中MITEs转座子的鉴定及进化分析

利用生物信息学方法,首次在人气管普孢子虫( Trachipleistophorahominis )基因组内鉴定到 9 个 MITEs 家族ThME1~ThME9 ,共 123 个拷贝, MITEs 转座子的长度均小于 600bp 。根据靶位点重复序列( Targetsiteduplication ,TSD )的不同,将 ThME1 归 属 于 Tc1 / Mariner 超 家 族, ThME2 和 ThME3 归 属 于 PIF / Harbinger 超 家 族, ThME5 和ThME6 归属于 CACTA 超家族(超家族的名字用正体较好,下同),其余家族归为新家族。分析发现,人气管普孢子虫中的所有 MITEs 家族的吉布斯自由能均小于 0 ,表明 MITEs 家族具有形成二级结构的潜能,有利于该家族在基因组上转座。人气管普孢子虫 MITEs 家族在基因组的插入时间估计在 0~800 万年内,而且这种插入在基因组中是随机的,没有位置偏向性,并发现 2 个 MITEs 转座子拷贝插入到基因编码区内部。上述结果为进一步研究微孢子虫 MITEs 转座子的起源以及功能奠定了基础。
     

人气管普孢子虫基因组中MITEs转座子的鉴定及进化分析

利用生物信息学方法,首次在人气管普孢子虫(Trachipleistophora hominis)基因组内鉴定到9个MITEs家族ThME1~ThME9,共123个拷贝,MITEs转座子的长度均小于600bp。根据靶位点重复序列(Target site duplication,TSD)的不同,将ThME1归属于Tc1/Mariner超家族,ThME2和ThME3归属于PIF/Harbinger超家族,ThME5和ThME6归属于CACTA超家族(超家族的名字用正体较好,下同),其余家族归为新家族。分析发现,人气管普孢子虫中的所有MITEs家族的吉布斯自由能均小于0,表明MITEs家族具有形成二级结构的潜能,有利于该家族在基因组上转座。人气管普孢子虫MITEs家族在基因组的插入时间估计在0~800万年内,而且这种插入在基因组中是随机的,没有位置偏向性,并发现2个MITEs转座子拷贝插入到基因编码区内部。上述结果为进一步研究微孢子虫MITEs转座子的起源以及功能奠定了基础。     

菠菜性别差异NUPTs序列的克隆及分析

质体DNA向核基因组转移能够形成核质体DNA,核质体DNA序列的插入是推动动植物基因组及染色体组演化的重要动力.但是核质体DNA的插入和植物性染色体起源及演化之间的关系仍不清楚.以雌雄异株植物菠菜为材料,利用基因组消减杂交技术筛选分离菠菜雌雄基因组差异的NUPTs序列,并进行验证和分析.结果表明,从构建的菠菜消减杂交文库中共得到39条长度为75~308 bp的雌雄差异序列,其平均长度约为154 bp.对获得的序列进行Blastn同源比对发现了12条序列为叶绿体基因组来源序列,这些序列与菠菜叶绿体基因组相似度在98%以上,说明所获得的差异片段为核质体DNA序列.将筛选出的核质体DNA序列进行进一步验证后获得了两个稳定的长度分别为146 bp和199 bp的雄性偏好核质体DNA序列,说明所获得的两个NUPTs序列在菠菜雄性基因组中有更多的累积.     

被子植物中核糖体失活蛋白基因家族分子进化研究

利用34种具有全基因组数据的代表植物,通过生物信息分析方法,深入挖掘和分析不同植物类群基因组中RIPs基因家族的成员构成,推测其可能的扩增方式和功能分化,并探讨了该基因家族在植物中的总体进化趋势.采用BLAST和HMMsearch两种检索方法共鉴定出79个RIPs基因家族成员;通过序列比对和系统进化树的构建,发现RIPs在单双子叶中存在双起源,RIPs在两者分化之前就已存在.它们可能为适应复杂的环境而出现在早期陆生植物中,随后在长期进化过程中不断发生谱系的扩张和拷贝丢失,最后通过功能分化在不同植物中保留下来,其在被子植物进化的过程中有物种特异性的重复.     

公共核酸数据库乙肝病毒全基因组序列概况和中国HBV参照序列的建立

截至2007年1月,世界三大核酸数据库（GenBank,EMBL,DDBJ）库中已经登录来自46个国家和地区的HBV全基因组的8种基因型近900条序列．文中对公共核酸数据库中现有的HBV全部基因组序列进行了统计分析并从基因型的地理分布及其临床特征等方面进行了评述,为进一步研究病毒与宿主的关系,以及HBV的人群分布和进化历史提供帮助．同时,通过系统进化分析对所有登录的229条中国地区HBV全基因组序列及其课题组新近完成的59条全基因组序列进行了基因分型,并根据这些序列建立了中国地区B基因型和C基因型的参照序列,为中国地区HBV的突变研究提供了DNA序列参照体系．此外,对于目前不同数据库信息内容和登录情况进行了分析,提出全面结合宿主临床信息和HBV基因组信息研究的建议。     

高原鳅属鱼类线粒体全基因组序列结构特征及其系统发育信息

为了深入开展高原鳅属(Triplophysa)鱼类的分类鉴定、系统进化等研究,利用生物信息学的方法分析了37种高原鳅属鱼类的线粒体全基因组序列及系统发育信息.通过Clustal X对线粒体DNA(mtDNA)全基因组序列进行对比,然后用MEGA7分析mtDNA的序列差异,并用邻接法生成系统进化树.结果发现:(1)高原鳅...     

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。     

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atp B和rbc L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。     

苏姜猪线粒体基因组全长测序及线粒体基因多样性分析

从分子水平上探究苏姜猪的遗传多样性,采用二代测序方法测定了苏姜猪线粒体基因组全序列,整合NCBI数据库中已公布的家猪类,以及本实验室测定的苏姜猪线粒体基因组全序列,使用蛋白编码基因和rRNA基因联合的数据集,基于贝叶斯法(BI法)和最大似然法(ML法)构建了家猪类的系统发生树,测序结果表明,该样本线粒体基因组全长15 436 bps,包含典型的家猪类线粒体基因组37条基因,结构紧凑,其线粒体基因组碱基组成(A+T)约占40%,(C+G)约占60%,t RNA总共有8处错配,结果表明苏姜猪具有丰富的遗传多样性,江海型线粒体核苷酸多态性高于全国6个类型猪的平均水平,体现了其独特的遗传多样性.在基于线粒体基因组完整编码区的系统发育分析中,苏姜猪在中国6个类型家猪中单独成为一支,支持其作为一个新猪种而存在.     

海南产花鳗鲡细胞色素b基因的克隆及序列分析

线粒体细胞色素b基因是目前研究鱼类分子系统进化的重要分子标记.笔者以日本鳗鲡线粒体基因组序列为模板设计并合成引物进行PCR扩增,并将扩增产物经琼脂糖凝胶电泳和纯化后,克隆到pMD18-T载体、测序,成功得到全长为1 140 bp的海南产花鳗鲡细胞色素b(Cyt b)基因序列.将该基因全长序列递交到Genebank数据库,获得序列登录号为EF690363.用DNA分析软件MEGA2比较了海南产花鳗鲡与递交到GenBank中的8种分布在中国东南沿海、日本海域及南太平洋海域的鳗鲡属(Anguillia)细胞色素b基因的地理差异,并构建了系统进化树.结果显示:日本产和夏威夷产花鳗的地理差异小于海南产花鳗与它们之间的地理差异.     

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。     

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).     

水稻的4个NADP-ME基因具有不同的表达模式

在高等植物中,NADP-苹果酸酶(NADP-ME)由一个小的基因家族编码.根据发表的水稻基因组序列信息,对水稻的NADP-ME家族进行了研究.结果表明:水稻NADP-ME家族由3个胞质型NADP-ME和1个质体型NADP-ME构成,发现两个新的胞质型NADP-ME基因. 尽管4个水稻NADP-ME的氨基酸序列存在较高的相似性,但是其中一个胞质型NADP-ME(OscytME3)在NADP-ME氨基酸序列保守区存在着不同于其他NADP-ME的特征. 进化树分析表明它可能起源于不同于其他NADP-ME的另一条进化分支.虽然4个NADP-ME基因表达的组织特异性和发育阶段特异性不尽相同,但是在功能上可能都参与植物的胁迫应答.     

稻瘟病菌的基因组序列测定

现在,世界上最主要的作物之一——水稻的最具破坏性的病原体的基因组序列已经测定完成了。稻瘟病菌是第一种被测定的真菌性植物病原体基因组,由于水稻的基因组已经被测序,所以它为研究寄主与病原体之间的关系提供了一个独特的机会。本研究早期的发现包括一个家族的G-蛋白,与参与破坏寄主防卫系统的受体耦合在一起;一个对这种病原体有特效的杀菌剂的候选目标。该基因组在过去曾被其他基因元素入侵,很可能有助于在遇到新引进的有抗病能力的水稻品种时迅速发生演化。     

不同物种糖原合成酶激酶基因(gsk3)的进化分析

糖原合成酶激酶(GSK3)是一种广泛存在的丝/苏氨酸蛋白激酶,它涉及许多信号传导通路,在糖尿病等疾病发生中起重要作用.我们从NCBI数据库中搜索出22种物种的gsk3序列,利用DNAstar软件比对gsk3的基因长度、开放阅读框的序列长度、终止密码子的多样性和氨基酸序列同源性,并建立各物种之间的系统进化树,从而分析不同...     

水稻中一个与COI1同源的基因克隆及其表达分析

利用同源序列分析,在水稻基因数据库中检索到了几条与拟南芥中的COI1基因具有高度同源性的EST(expression sequence tag)片段和相应的基因组序列．根据EST拼接和基因组比较结果设计引物,利用RT—PCR在水稻中得到与COI1高度同源的cDNA,并在基因组中推断出相应的基因,命名为RCOI1．RCOI1与COI1在氨基酸水平有74％的同源性．与COI1相似,RCOI1蛋白也具有典型的F—box和LRRs结构域．半定量RT—PCR显示该基因的表达受茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导,说明这个基因可能参与水稻茉莉酸应答反应．该基因的发现对于探索单子叶植物的茉莉酸信号转导途径,以及研究该途径在农作物中的抗虫抗病和抵抗恶劣环境等方面的作用都有重要意义．     

解读水稻基因“天书”

任何生物的全基因组序列都蕴藏着该物种起源、进化、发育、生理等重要信息。在迄今为止完成基因组测序的植物中,水稻的基因组是最大的,共有12条染色体,大约4.3亿对碱基,约为人类基因组     

基于18S rDNA、rbcL和atpB序列的轮藻科植物的系统发育研究

为找到适宜用于轮藻科植物系统发育研究的分子片段,对本研究所选轮藻进行18S rDNA、rbcL、atpB及18S rDNA-rbcL-atpB三基因联合序列的多样性分析,并通过构建系统进化树的方法,开展系统发育研究.结果表明,18S rDNA序列较适宜用于研究轮藻科下两个族和各属间的分类问题,但进一步对属内轮藻进行分类需要借助变异程度更高的序列;rbcL、atpB序列变异程度高于18S rDNA序列,但两者不适宜单独用于轮藻科植物的系统发育研究;三基因联合序列的种间、种内遗传距离有一定差异,种间遗传距离(0.002～0.097)大于种内遗传距离(0～0.001),且所得进化树的拓扑结构与传统形态学分类结构一致,属内轮藻分类不再混乱,进化树呈现良好的拓扑结构.综上所述,18S rDNA-rbcL-atpB三基因联合分析后可将形态近似的轮藻分开,解决本研究选取的轮藻科植物的分类问题.     

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.     

2015-04 国外期刊亮点

兰科植物全基因组序列公布兰科植物千百年来激发了人们的丰富想象,世界首个兰科植物全基因组序列及分析"兰花基因组计划"取得重大研究成果。研究成果发表于Nature Genetics第1期上。该研究由清华大学深圳研究生院黄来强和国家兰科植物种质资源保护中心暨深圳市兰科植物保护研究中心刘仲健共同发起和领衔。研究人员介绍了兰科植物(兰花)在科学和文化历史上的特殊重要地位;兰花多姿多彩创新性的花朵、传粉、生活和生理特性,小兰屿蝴蝶兰的代表性以及具有景天酸光合代