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.     

浅蛤属(Macridiscus)物种特异性线粒体DNA分子标记及其长度多态性和个体内异质性

浅蛤属(Macridiscus)包括3个形态非常相似的物种,即黑浅蛤(M .melanaegis)、等边浅蛤(M .multifarius)和半步目浅蛤(M .semicancellata),其中前二者为同域分布.根据形态学特征,浅蛤属物种较难区分.本研究以改进的CTAB法提取浅蛤个体基因组DNA 后,用引物Macr_CO1_F16834和Cytb_Macr_R2PCR 配对进行聚合酶链式反应(PCR),扩增线粒体DNA控制区至细胞色素b基因(Cytb)的DNA 片段并进行序列测定,结果发现在黑浅蛤控制区偏3′端,存在该种特有的长度为363bp的数目可变串联重复序列(variablenumberoftandemrepeat,VNTR),种内因该VNTR出现1~3次不等的串联拷贝,而表现出广泛的长度多态性和个体内线粒体异质性现象,这是目前在动物线粒体控制区中发现的最大的VNTR;在半步目浅蛤的控制区的偏3′端,则同时存在14和17bp的2个较短的VNTRs,该物种也因这2个VNTRs的拷贝数目不同,而存在广泛的长度多态性;而等边浅蛤的该段序列长度保守,没有与其他物种共享的VNTR.以该段序列作为分子标记,运用PCR技术能够快速准确地识别浅蛤属物种.      

扬子鳃蛭线粒体基因组全序列测定及其系统学地位——基于Pacbio和Illumina技术

利用Illumina和Pacbio测序技术对扬子鳃蛭（Ozobranchus jantseanus）线粒体基因组全序列进行测序及注释，并与NCBI数据库中蛭纲（Hirudinea）其他物种的线粒体全序列的排列方式和系统进化关系进行了比较，以确定其系统学地位.结果显示：获得的线粒体基因组序列长度为14 868 bp，蛋白编码基因存在2种起始密码子，分别为ATG和ATT；终止密码子共有4种，分别为TAA，TAG，TA和T；蛭纲10个物种的线粒体基因组全序列基因排序可分为2种类型，其差异表现在tRNAs的互换和长非编码区的长度的不同；扬子鳃蛭所属的吻蛭目（Rhynchobdellida）均为b型，绝大部分无吻蛭目（Arhynchobdellida）的排列方式为a型.基于蛭纲物种的13个蛋白编码基因(PCGs)的Neighbor-Joining（NJ）树进化分析显示，扬子鳃蛭与其他吻蛭目物种聚类.     

扬子鳃蛭线粒体基因组全序列测定及其系统学地位——基于Pacbio和Illumina技术

利用Illumina和Pacbio测序技术对扬子鳃蛭（Ozobranchus jantseanus）线粒体基因组全序列进行测序及注释，并与NCBI数据库中蛭纲（Hirudinea）其他物种的线粒体全序列的排列方式和系统进化关系进行了比较，以确定其系统学地位.结果显示：获得的线粒体基因组序列长度为14 868 bp，蛋白编码基因存在2种起始密码子，分别为ATG和ATT；终止密码子共有4种，分别为TAA，TAG，TA和T；蛭纲10个物种的线粒体基因组全序列基因排序可分为2种类型，其差异表现在tRNAs的互换和长非编码区的长度的不同；扬子鳃蛭所属的吻蛭目（Rhynchobdellida）均为b型，绝大部分无吻蛭目（Arhynchobdellida）的排列方式为a型.基于蛭纲物种的13个蛋白编码基因(PCGs)的Neighbor-Joining（NJ）树进化分析显示，扬子鳃蛭与其他吻蛭目物种聚类.     

基于有符号移位序列的零相关区互补序列集交织构造方法

提出有符号的移位序列,将移位序列分为移位和符号两部分,并基于此提出一种零相关区互补序列集的交织构造方法.该方法利用完备互补序列对作为初始序列,根据初始序列与移位序列长度的关系分2种情况构造移位序列.第1种情况,二者长度互素,分析并证明移位序列中未引入与引入1个、2个负号后新序列对相关函数的分布情况,提出当移位序列长度为3时,获得完备互补序列集的方法;第2种情况,移位序列长度被初始序列长度整除,当移位序列长度为偶数时,提出获得完备互补序列集的方法.实例仿真证明了以上构造的有效性.     

基于线粒体16S rRNA基因徂徕林蛙(R.culaiensis)与镇海林蛙(R.zhenhaiensis)的物种分化

目前对徂徕林蛙的描述仅限形态学分析,对其与近缘物种的分化及物种有效性尚缺乏分子生物学研究。笔者对徂徕林蛙所属长肢林蛙种组物种及其他林蛙属物种的线粒体16SrRNA基因部分序列进行分析,得到序列长度521bp。遗传变异分析显示徂徕林蛙与镇海林蛙以及峨眉林蛙遗传距离很近(均为0.9%),表明徂徕林蛙在进化过程中是一个紧密连接镇海林蛙与峨眉林蛙的物种。系统发育树分析显示徂徕林蛙与镇海林蛙构成姐妹群,徂徕林蛙与镇海林蛙处于物种分化过程中的并系阶段,其物种分化还未完全完成。     

江蓠属和龙须菜属5种海藻ITS序列分子系统学分析

测定了江蓠属Gracilaria和龙须菜属Gracilariopsis 5个物种的23个群体的ITS(含5.8S rDNA)序列,并结合GenBank数据库中现有江蓠科Gracilariaceae的16个物种的ITS序列进行分析,在不同分类阶元中探讨了序列变异和和系统进化关系。江蓠科海藻ITS序列长度在893～1 508 bp之间,种间遗传距离在0.041～0.600之间,种内遗传距离在0.000～0.012之间,其种间遗传距离均大于种内遗传距离;ITS系统发育聚类结果显示江蓠科分为两大分支,分别是江蓠属/Hydropuntia分支、龙须菜属/蓠生藻属Gracilariophila分支;江蓠科海藻5.8S序列种内种间变异很小,但存在稳定的属间区分位点,可用于属以上水平的分类鉴定;中国、美国和俄罗斯三地的真江蓠群体的ITS序列存在9个稳定的变异位点,可以将不同地理群体区分开。     

响叶杨（杨属）叶绿体基因组测序与比较分析

本研究中,我们对响叶杨的叶绿体基因组进行测序和组装,并将其与杨属其他11个叶绿体基因组进行比较分析.结果表明,响叶杨叶绿体基因组全长158,591bp,其中两个反向重复序列区(IR)长度均为27,667bp,长单拷贝序列区(LSC)和短单拷贝序列区(SSC)长度分别为84,634和18,623bp.通过对杨属12个物种的叶绿体基因组进行比较,只发现了6个相对较大的插入缺失,因此整体而言,杨属的叶绿体基因组结构是高度保守的.系统发育分析结果显示,杨属中12个物种组成了3个具有高支持率的进化支,响叶杨与其他白杨组物种聚为一支,并且与银白杨的亲缘关系最近.本研究基于叶绿体基因组数据揭示了杨属的进化历史,将有助于进一步开展杨属植物基于叶绿体DNA序列数据的群体遗传学及其他分子生态学研究.     

基于ITS2条形码鉴定酸橙类中药材

对正品枳及其5种常见混伪品进行ITS2分析,为制药和临床上鉴别枳实和枳壳类中药材提供一种方法,也为农业上鉴定橘类种子种苗提供一种可靠方法。提取枳及其混伪品DNA,对ITS2序列扩增和双向测序,从GenBank下载其他部分序列。用DNAstar 7.10进行序列长度统计,并计算G+C含量。用MEGA 5.0计算种内种间(K2P)遗传距离,并进行NJ树聚类分析和二级结构分析,最后通过条形码网站鉴定各物种序列。结果发现:枳及其混伪品ITS2序列长度范围为231～279bp,G+C含量范围为69.26%～72.93%;种内最大K2P遗传距离比种间最小遗传距离小;聚类树单系性良好,但二级结构区分不明显,条形码网站鉴定可得到正确物种。ITS2条形码可有效鉴别枳及其混伪品。     

3种鲍16S rRNA基因片段分析及系统发育研究

运用PCR技术对皱纹盘鲍(Haliotis discus hannai)、黑足鲍(H.iris)和黑唇鲍(H.rubra)3种鲍16S rRNA基因扩增,纯化后测序。结果表明:皱纹盘鲍、黑足鲍和黑唇鲍序列长度分别为544、546、550 bp,序列AT含量分别为58.1%、56.1%和55.9%,三者序列同源性高达94.18%,碱基变异位点分别集中在9~34 bp、248~295 bp、326~375 bp。所得结果与Genebank中22种鲍相应序列进行对比分析,25种鲍遗传距离距离在0.00~0.14之间;用NJ和ML法绘制系统发育树分析其亲缘关系,结果表明鲍科系统发育呈现出一定的区域性,并且染色体数目相同的物种容易聚为一支。     

云南梁河傣族育龄妇女雌激素α受体基因多态性分析

检测分析云南特有少数民族傣族育龄妇女雌激素受体基因多态性,为进一步研究不同地域种族女性ERα基因多态性与育龄期疾病及退性行疾病关系提供依据.以164例云南梁河傣族育龄妇女为研究对象,PCR-RFLP方法检测分析其ERα基因rs2234693(PvuⅡ)、rs9340799(XbaⅠ)位点的基因多态性,结果显示rs2234693位点基因型有CC、CT、TT 3种,其分布频率依次为17.1%、42.7%、40.2%;rs9340799位点基因型有AA、AG、GG 3种,其分布频率依次为66.5%、24.4%、9.1%,基因型分布频率与其他种族有所不同.云南梁河傣族育龄妇女rs2234693、rs9340799位点多态性存在种族差异.     

中国猛禽类线粒体DNA遗传多态性研究进展

鸟类线粒体ＤＮＡ的研究在种群生物学和进化生物学研究方面越来越显示出重要的作用,特别是在遗传多态性和基因流研究方面更具特殊意义。简要回顾了鸟类线粒体ＤＮＡ的研究历史,并分析了中国猛离线粒体ＤＮＡ遗传多态性的研究现状及进展,要点：１．猛禽类线粒体基因组大小存在遗传多态性,２：猛禽类线粒体ＤＮＡ的进化速率与哺乳类相同,３;种间或种内存在丰富的遗传变异;４．不同地理种群存在ｍｔＤＮＡ克隆群的连续性。     

Analysis of RAPD and mitochondrial 16S rRNA gene sequences from Trichiurus lepturus and Eupleurogrammus muticus in the Yellow Sea

Random amplified polymorphic DNA (RAPD) technique is applied to 12 individuals from each species of the hairtail fishes Trichiurus lepturus and Eupleurogrammus muticus in the Yellow Sea. The percentage of polymorphic sites, degree of genetic polymorphism and genetic distance are compared and the phylogenetic tree is constructed by Neighbor-joining method. The partial mitochondrial 16S rRNA gene is amplified by polymerase chain reaction (PCR) and the PCR products are directly sequenced after being purified. These sequences, together with the homologous sequences of another Trichiuridae species Lepidopus caudatus obtained from GenBank, are used to analyze nucleotide difference and to construct a UPGMA phylogenetic tree by means of biological informatics. Analysis shows: (1) the RAPD technique is a highly sensitive method for investigating genetic diversity in T. lepturus, and E. muticus. T. lepturus exhibits a lower polymorphism and genetic diversity than E. muticus; (2) according to the analysis of the partial mitochondrial 16S rRNA gene sequences, a very low intraspecific variation and considerably high divergence among species were found, which reveals a dual nature of conservatism and variability in mitochondrial 16S rRNA gene; (3) five primers generate the species-specific RAPD sites and these sites can be served as the molecular markers for species identification and (4) it can be proved at DNA variation level that T. lepturus and E. muticus are of two species respectively pertaining to different genera, which supports the Nelson taxonomic conclusion.     

江苏汉族人生长激素受体基因多态性研究

为了解生长激素受体(GHR)基因多态性在江苏汉族人群中的分布,通过多重PCR及PCR-RFLP的方法对269例江苏地区正常汉族人进行GHR基因3个位点的多态性分析,并与文献中报道的其它种族和地区的人群进行比较分析.结果显示江苏地区汉族正常人群中GHR基因型以fl/fl、I/L、P/P发生频率最高,这种分布在男女之间没有差异,与其它地区汉族人比较没有明显差异,与日本人差异也不明显,而与法国、俄罗斯人差异明显.研究表明,GHR基因3个位点多态性在不同种族之间分布存在着明显的差异,这种差异有可能是导致不同种族间人体测量学差异及对一些疾病的易感性及对药物的反应性不同的因素之一.     

大鼠肝再生相关基因MafF的分子进化研究

Maf家族是碱性亮氨酸拉链(the basic leucine zipper,bZip)转录因子的一个亚群,是v-maf癌蛋白类似物.它可以通过结合不同的底物来调节下游基因的表达.cDNA Microarray结果显示,小Maf家族成员MafF在大鼠部分肝切除后表达水平迅速升高.为了详细研究该基因的特性,我们采用生物信...     

Genetic background of phenotypic variation

A noteworthy feature of the living world is its bewildering variability. A key issue in several biological disciplines is the achievement of an understanding of the hereditary basis of this variability. Two opposing, but not necessarily irreconcilable conceptions attempt to explain the underlying mechanism. The gene function paradigm postulates that phenotypic variance is generated by the polymorphism in the coding sequences of genes. However, comparisons of a great number of homologous gene and protein sequences have revealed that they predominantly remained functionally conserved even across distantly related phylogenic taxa. Alternatively, the gene regulation paradigm assumes that differences in the cis-regulatory region of genes do account for phenotype variation within species. An extension of this latter concept is that phenotypic variability is generated by the polymorphism in the overall gene expression profiles of gene networks. In other words, the activity of a particular gene is a system property determined both by the cis-regulatory sequences of the given genes and by the other genes of a gene network, whose expressions vary among individuals, too. Novel proponents of gene function paradigm claim that functional genetic variance within the coding sequences of regulatory genes is critical for the generation of morphological polymorphism. Note, however, that these developmental genes play direct regulatory roles in the control of gene expression.     

Genetic background of phenotypic variation

A noteworthy feature of the living world is its bewildering variability. A key issue in several biological disciplines is the achievement of an understanding of the hereditary basis of this variability. Two opposing, but not necessarily irreconcilable conceptions attempt to explain the underlying mechanism. The gene function paradigm postulates that phenotypic variance is generated by the polymorphism in the coding sequences of genes. However, comparisons of a great number of homologous gene and protein sequences have revealed that they predominantly remained functionally conserved even across distantly related phylogenic taxa. Alternatively, the gene regulation paradigm assumes that differences in the cis-regulatory region of genes do account for phenotype variation within species. An extension of this latter concept is that phenotypic variability is generated by the polymorphism in the overall gene expression profiles of gene networks. In other words, the activity of a particular gene is a system property determined both by the cis-regulatory sequences of the given genes and by the other genes of a gene network, whose expressions vary among individuals, too. Novel proponents of gene function paradigm claim that functional genetic variance within the coding sequences of regulatory genes is critical for the generation of morphological polymorphism. Note, however, that these developmental genes play direct regulatory roles in the control of gene expression.     

甲胎蛋白分子演化的生物信息学分析

甲胎蛋白（AFP）是类白蛋白家族成员蛋白之一,在生物个体发育以及肝癌发生发展中起重要作用. 为了研究AFP的系统发生,并以此探讨系统发育与个体发育的关系,运用生物信息学手段,分析了不同物种中类白蛋白家族成员的进化关系,并对各分子的白蛋白结构域进行了进化归类.同时,对不同物种的白蛋白（ALB）和AFP之间包含启动子、抑制子和增强子在内的约14?kb的核苷酸序列进行了比较分析. 研究从系统发育的角度阐释了AFP分子及其基因调控机制的演化方式,为更好的认识AFP在机体生理和病理状态的作用建立了理论分析的基础.     

人类及部分实验动物MHC-DRB3.2基因核苷酸序列同源性分析

目的研究人类及部分实验动物DRB3.2基因核苷酸序列的同源性。方法利用PCR技术扩增得到牛的DRB3.2基因片段,并测定其核苷酸序列;从GenBank中下载人类、猕猴、绵羊、山羊、猪的相应基因片段;利用DNAMAN软件进行碱基组成分析、同源性分析和构建分子进化树。结果所分析的物种该基因片段大小为267bp,没有发现碱基的缺失以及插入现象;A、T、G、C四种碱基以及G+C的含量在不同物种之间相差较小。就某种动物来说,G的含量最高,T的含量最低,G+C的含量要明显高于A+T含量;人类与猕猴、绵羊、山羊、牛、猪的同源性分别为91.8%、82.8%、82.4%、81.3%、81.6%。结论不同物种MHC-DRB3.2基因核苷酸序列的同源性都比较高;在研究人类有些疾病时,猕猴是其它实验动物不可替代的;DRB3.2基因是研究生物进化和系统发育分析的一个理想遗传标记。     

Copy number polymorphism in Fcgr3 predisposes to glomerulonephritis in rats and humans

Identification of the genes underlying complex phenotypes and the definition of the evolutionary forces that have shaped eukaryotic genomes are among the current challenges in molecular genetics. Variation in gene copy number is increasingly recognized as a source of inter-individual differences in genome sequence and has been proposed as a driving force for genome evolution and phenotypic variation. Here we show that copy number variation of the orthologous rat and human Fcgr3 genes is a determinant of susceptibility to immunologically mediated glomerulonephritis. Positional cloning identified loss of the newly described, rat-specific Fcgr3 paralogue, Fcgr3-related sequence (Fcgr3-rs), as a determinant of macrophage overactivity and glomerulonephritis in Wistar Kyoto rats. In humans, low copy number of FCGR3B, an orthologue of rat Fcgr3, was associated with glomerulonephritis in the autoimmune disease systemic lupus erythematosus. The finding that gene copy number polymorphism predisposes to immunologically mediated renal disease in two mammalian species provides direct evidence for the importance of genome plasticity in the evolution of genetically complex phenotypes, including susceptibility to common human disease.