基因进化的同义与非同义替代计算及统计检验的比较分析

基因氨基酸编码区的核苷酸具有不同替代速率.同义替代不引起氨基酸改变,它们基本是中性替代速率;非同义替代引起氨基酸变化,替代速率常常比同义替代速率低. 非同义(或同义)替代速率定义为单位时间(如1年)内或者一个世代内1个非同义(或同义)位点上发生替代的数目,用符号dN(或dS)来表示. 生物体内发生的非同义突变大多数属于有害突变,只有少数是中性突变或有利突变. 对有害的非同义突变来说,dN-dS＜1;而对于有利的非同义突变来说,dN-dS＞1. 仅仅通过比较dN和dS还不能确定是否就一定受到选择作用,还必须用统计学的方法来检验它们的真实性和可靠性. 计算dN和dS的方法有多种,常见的是4种:N-G模型、改进的N-G模型、Li-Wu-Luo模型和P-B-Li模型.4种方法从不同的角度计算编码区核苷酸的dN,dS值,它们各有特点,适合不同基因的计算.对dN,dS值进行统计检验的方法也有多种,常见的方法有5种:Z检验、Tajima‘s D 检验、Fu and Li检验、HKA检验和MK检验.这5种检验方法也各有特点,适合不同基因dN,dS值的检验.     

基于MHC-DRB部分序列对不同地区中缅树鼩遗传多样性的研究

基于中缅树鼩的主要组织相容性复合体基因,探讨中缅树鼩的遗传多样性.结果显示:中缅树鼩MHC-DRB内含子4基因扩增出的序列大小为168bp,其中河口种群的核苷酸多样性(π)和平均核苷酸变异数(K)最高,海南种群的单倍型多样性(Hd)最大.核苷酸多样性、平均核苷酸变异数最低的是兴义种群,单倍型多样性最低的是勐腊种群.中缅树鼩MHC-DRB外显子2基因的实验结果表明多态位点数最大值和最小值分别是兴义种群(87)、乐业种群(44);核苷酸多样性最大值和最小值是兴义种群(0.086 68)和乐业种群(0.219 86).非同义突变/同义突变(dN/dS)的结果表明总体样本经历了正选择.说明中缅树鼩MHC-DRB基因具有很高的遗传多样性,中缅树鼩的MHC-DRB基因在历史进程中经历了正选择.     

草鱼MHC classⅠ等位基因克隆及其多态性分析

为了阐明草鱼MHC class Ⅰ等位基因的结构与多态性,进一步研究其与疾病的关系,从草鱼cDNA文库中克隆了MHC class Ⅰ基因(Ctid-MHC Ⅰ);并通过对12个个体Ctid-MHC Ⅰ的克隆,分析了其等位基因的多态性与三级结构.结果显示Ctid-MHC Ⅰ等位基因在α1与α2区域变异幅度大,可分为6类(Ctid-MHC Ⅰ-UA～-UF),9型(A～I);但是其三级结构和抗原多肽结合的关键性氨基酸十分保守.结果阐明了草鱼MHC class Ⅰ分子在8个区域(A-H)置换率高,存在插入或缺失以及长度变异,使等位基因呈现高度多态性.动物MHC class Ⅰ分子系统树也提示了我国大陆架上鱼类、两栖类、鸟类、哺乳动物和人的遗传距离与分枝年代.     

藏鸡FSHβ、POU1F1和FSHR的基因多态性及其与产蛋性能的关系

目的:通过研究藏鸡FSHβ、POU1F1和FSHR的基因多态性及其与产蛋性能的关系,在分子水平上分析其产蛋性能低下的原因,目的是筛选出高产基因型以帮助选育高产藏鸡,为保护纯种藏鸡、促进规模化养殖提供理论依据和指导.方法:以高产蛋量鸡品种罗曼鸡为对照,选择禽类繁殖调控轴上的促卵泡激素β亚基(FSHβ)、垂体特异性转录因子1(POU1F1)和促卵泡激素受体(FSHR)三个基因,克隆、分析这三个基因部分编码区(CDS区)单核苷酸序列多态性(SNP)及其与藏鸡产蛋量的相关性.结果:1.藏鸡与罗曼鸡FSHβ基因第2外显子和第3外显子种内、种间均不具有多态性,表现为单一基因型.2.POU1F1基因exon3,exon4和exon6在藏鸡和罗曼鸡种间存在SNP位点,具有各自独特的基因型.exon3上藏鸡为AA基因型,罗曼鸡为AB基因型;exon4上藏鸡为CC基因型,罗曼鸡为CD基因型;exon6上藏鸡为TT基因型,罗曼鸡为TW基因型.而该基因第5外显子序列在两物种的种内和种间均未表现出多态性.3.FSHR基因exon1和exon4在藏鸡和罗曼鸡种间存在SNP位点.exon1上藏鸡为EE基因型,罗曼鸡为EF基因型;exon4上藏鸡表现为3种基因型(GH,GI,HI),而在罗曼鸡上仅具有一种基因型(GH),且罗曼鸡的基因型与藏鸡种群内的一种相同.结论:1.FSHβ基因不具有多态性,与产蛋量间的关系有待进一步研究.2.POU1F1基因exon3,exon4和exon6具有多态性.此3个片段的核苷酸突变位点的等位基因频率和基因型频率在两个种群间呈极显著性差异(P0.01),这6个SNP与藏鸡产蛋量具有显著相关性.3.FSHR基因的exon1和exon4具有多态性.此2个片段的核苷酸突变位点的等位基因频率和基因型频率在两个种群间呈极显著性差异(P0.01),该基因的SNP与产蛋量具有显著相关性.     

南方红豆杉紫杉烷7β-羟基化酶基因全长序列的克隆和进化分析

 从南方红豆杉Taxus wallichiana var.mairei的新鲜嫩叶中提取基因组DNA作为模板,利用三组特异引物进行PCR扩增,然后克隆测序得到紫杉烷7β-羟基化酶的基因全长。该基因编码区起始密码子为ATG,终止密码子为TGA,全长1 692 bp;碱基组成为490 A (29.0%),351 C (20.7%),362 G (21.4%)和489 T (28.9%)。将紫杉烷7β-羟基化酶基因全长序列与细胞色素P450基因家族的其它三个成员进行比对,发现它与紫杉烷2α-羟基化酶基因、紫杉烷10β-羟基化酶基因及紫杉烷13α-羟基化酶基因的一致性分别为74%、68%及76%。它们的外显子和内含子的连接区均具保守的GT-AG结构,内含子区的变异性明显高于外显子区。进一步以红豆杉属的13个紫杉烷羟基化酶基因家族成员为对象,利用位点间可变ω(非同义替换率dN和同义替换率dS的比值) 模型对该基因家族的适应性进化进行分析。分支模型、位点模型以及分支－位点模型的分析表明：紫杉烷羟基化酶基因家族的少数分支处于正选择压力下(ω>1),但未检测到正选择位点;而绝大部分位点受强烈的负选择作用(ω<1)。     

MHC polymorphism and disease-resistance to Edwardsiella tarda in six turbot (Scophthalmus maximus) families

This study examined genetic variation in the major histocompatibility complex(MHC) Class II B gene in turbot(Scophthalmus maximus) by virulent bacterial pathogen challenge.One hundred fry from each of six families were infected with Edwardsiella tarda by intraperitoneal injection.Family mortality ranged from 28.0% to 83.3%.Complete exon 2 and intron 1 sequences of MHC Class II B genes were amplified from five survivor and five non-survivor individuals per family using the clone-sequence method.Thirty-seven sequences from 60 individuals revealed 37 different alleles,25 of which were unique to this study.The 25 unique alleles belonged to 16 major allele types.Nine alleles were used to examine the association between alleles and resistance/susceptibility to disease.Five alleles were present in an individual,suggesting a minimum of three loci or copies of the turbot MHC Class II B gene.The rate of non-synonymous substitution(d N) was 2.30 and 1.58 times higher than synonymous substitution(d S) in the peptide-binding regions(PBR) and non-PBR in whole families,respectively,which suggested balancing selection on exon 2 of the MHC Class II B gene in turbot.One allele,Scma-DBB1*02,was significantly more prevalent in survivor stock than in non-survivor stock(P=0.001).Therefore,this allele might be associated with resistance to bacteria.A second allele,Scma-DBB1*10,was significantly more prevalent in non-survivor stock(P=0.021),and is likely associated with susceptibility to bacteria.     

绵羊MHC Ⅰ基因多态性位点分析显示基因座存在重叠（英文）

主要组织相容性I(MHC Ⅰ)类抗原分子重链基因是目前所有蛋白分子中多态性最高的分子。MHC Ⅰ分子重链有5个功能结构域,包括α1、α2、α3跨膜和胞浆区,其中α1和α2又是I类分子中多态性最高的区域。总的来讲,α1和α2结构域与等位基群或等位基因族系相关,而α3和跨膜及胞浆域与MHC Ⅰ类分子基因座相关。人们对MHC Ⅰ认识和知识主要来自人和鼠MHC Ⅰ研究,人和鼠MHC Ⅰ不存在基因座重叠现象,但最近研究发现灵长类MHC Ⅰ基因座存在重叠现象。生物学方法克服血清学方法不能定义或确定I类分子的基因座的缺点。本项目选择2只来自不同品系的绵羊,通过对它们的MHC Ⅰ类分子α1和α2 cD NA的克隆、测序和分析,研究绵羊MHC Ⅰ类分子多态性,并探索该基因在绵羊中是否存在基因座重叠现象。对来自2只绵羊20个α1和α2区域cD NA序列分析,2只绵羊9个或11个α1和α2 cD NA分子表明它们至少有5或6个MHC Ⅰ类分子等位基因。比较目前所有绵羊MHC Ⅰ类分子α1和α2 cD NA序列,结合分析α3跨膜区和胞浆区cD NA序列,参照目前单位片分析确定的绵羊MHC Ⅰ类分子基因座分布,我们发现绵羊MHCI分子基因存在基因重叠现象。     

淮河乌鳢线粒体DNA控制区结构分析及遗传多样性研究

利用线粒体DNA控制区(D-loop)序列分析淮河淮滨段、凤台段、蚌埠段、洪泽湖的野生乌鳢(Ophicephalus argus)种群遗传结构及种群历史.结果表明,在790bp的同源序列中,4个种群共检测到变异位点22个,占全部序列的2.78%,84个个体共检测到33种单倍型;4个种群的平均单倍型多样性(h)、核苷酸多样性(Pi)分别为0.956 8、0.0038,表明淮河野生乌鳢种群的遗传多样性水平较高.4个种群间的遗传分化指数Fst为0.046 0,仅3.10%的变异来自种群间(AMOVA分析),基因交流值为10.3696,种群间K2-P遗传距离为0.003～0.005,从而显示乌鳢种群间没有发生明显的地理分化.NJ树揭示4个种群的个体组成2个谱系,但这2个谱系与地理分布并不相关.中性检验、错配分析和Network网络亲缘关系分析皆表明乌鳢鱼种群有过种群扩张,扩张时间约在末次冰期早期,距今51.8ka BP～74.6ka BP.     

尼罗罗非鱼主要组织相容性复合体Ⅱβ(MHCⅡβ)基因的克隆、表达和多态性

MHCⅡβ基因在鱼类免疫反应中起重要作用。采用同源克隆和末端快速扩增(RACE)技术,克隆了尼罗罗非鱼的MHCⅡβ基因。MHCⅡβ基因含有5个外显子和4个内含子,其c DNA全长为1 142 bp,开放读码框为750 bp,编码249个氨基酸。通过同源性分析和进化树分析发现,与其他硬骨鱼类和哺乳类的相似性在30.6%~78.6%,和鲈形目的鱼类同源性最高。从25尾罗非鱼的50个开放读码框的阳性克隆中共获得10条不同的核苷酸序列,分别编码不同的氨基酸。氨基酸序列比对分析发现,多态性位点主要集中在MHCⅡβ基因的第2外显子上。通过对海豚链球菌感染后易感个体和抗病个体的PCR-SSCP电泳分析,发现电泳条带出现2~12条不同的单带,测序结果表明个体存在1~6个等位基因,暗示至少存在3个MHCⅡβ基因座。q PCR检测表明,MHCⅡβ基因在鳃、心脏、脾脏等组织高度表达,在肾脏、肌肉、脑等组织中中度表达,而在皮肤、肠、肝脏等组织中表达最弱。在攻毒后的头肾组织中,MHCⅡβ基因的表达量呈现下降-上升-下降的变化趋势,表明MHCⅡβ参与了罗非鱼的免疫反应。     

草鱼MHC class I等位基因克隆及其多态性分析

为了阐明草鱼MHC class I等位基因的结构与多态性，进一步研究其与疾病的关系，从草鱼cDNA文库中克隆了MHC class I基因((Ctid—MHC I)；并通过对12个个体Ctid—MHC I的克隆，分析了其等位基因的多态性与三级结构．结果显示Ctid—MHCI等位基因在α1与α2区域变异幅度大，可分为6类((2tid—MHC I—UA～-UF)，9型(A～I)；但是其三级结构和抗原多肽结合的关键性氨基酸十分保守．结果 阐明了草鱼MHC class I分子在8个区域(A-H)置换率高，存在插入或缺失以及长度变异，使等位基因呈现高度多态性．动物MHC class I分子系统树也提示了我国大陆架上鱼类、两栖类、鸟类、哺乳动物和人的遗传距离与分枝年代．     

棱果沙棘及其亲本cpDNA trnS-G片段的序列变异分析

对自然杂交种棱果沙棘(Hippophae goniocarpa)及其亲本中国沙棘(H.rhamnoides ssp.sinensis)和肋果沙棘(H.neurocarpa)的共6个个体的叶绿体基因组的trnS-G片段进行了序列测定.所测样品序列长度为646～654 bp,排序后为656 bp.所测序列共有51个变异位点,占整个序列长度的7.77%,其中有14个变异位点属于碱基的插入或缺失类型,37个变异位点属于碱基的替换类型,各占变异位点总数的27%、73%和序列总长度的2.13%、5.64%.分析序列结果表明,所测样品在trnS-G间隔区序列长度变化不大,但提供了较多的变异位点,并且碱基变换类型丰富,碱基变异位点来源于中国沙棘和肋果沙棘的种间序列的差异.棱果沙棘的2个个体分别与中国沙棘和肋果沙棘的其中1个个体的序列完全一致,说明在自然杂交种棱果沙棘的起源中,中国沙棘和肋果沙棘均可作为母本.     

东北粗皮蛙线粒体DNA遗传多样性分析

本文通过对东北粗皮蛙29个样本线粒体DNA控制区和细胞色素b基因部分序列分析,探讨其遗传多样性和种群遗传结构。PCR扩增和测序结果,获得587bp的线粒体DNA控制区序列和895bp的细胞色素b基因序列。合并线粒体DNA序列分析,共定义14个单倍型,16个变异位点,单倍型多样性(H)为0.704,核苷酸多样性(π)为0.001,平均核苷酸差异数为1.438,表明东北粗皮蛙遗传多样性较低。分子变异分析(AMOVA)结果表明,种群内变异占全部遗传变异的98.13%,群体间没有遗传分化(FST=0.0187),因此应加强对东北粗皮蛙野生种群的保护。     

基于线粒体ND2基因的龙头鱼群体遗传多样性分析

以海口、南通、青岛、泉州、湛江5个地理群体98尾龙头鱼为研究对象,通过PCR扩增获得序列长度为1 046bp的线粒体ND2基因全序列,共检测到变异位点19个,其中18个单一变异位点,1个简约信息位点。98条序列共定义了19个单倍型,平均单倍型多样性(Hd)为0.366±0.063 8,平均核苷酸多样性(Pi)为0.000 427±0.000 424。群体间平均遗传距离在0.000 228～0.000 607之间,遗传分化指数FST值均小于0.05,群体间没有显著的遗传分化。AMOVA结果显示,龙头鱼遗传变异主要来自于种群内(99.68%)。单倍型系统发育树显示,19个单倍型之间不存在明显的亚种分化。整体的中性检验结果均为负值且显著偏离中性,表明5个地理群体龙头鱼历史上曾经历过种群扩张。参考ND2基因2.5%～3.6%每百万年的变异速率,估算出群体分化扩张时间大致为(1.87～1.30)万年前的第四纪更新世晚期。     

牛亚科3个主要家养牛种MyoG基因多态性及其遗传分化

对普通牛(鲁西牛、渤海黑牛)、天祝牦牛和中国广西水牛的MyoG基因部分核苷酸序列变异进行了分析,旨在揭示不同牛种群的DNA多态性及其遗传分化.采用PCR和DNA直接测序技术获得4个牛群体的MyoG基因exon 1和5’侧翼部分序列,与GenBanK公布的牛亚科动物同源序列作比对分析.结果显示,在渤海黑牛和牦牛未发现多态位点;鲁西牛存在1个多态位点,定义了2个单倍型;水牛有6个突变位点,但群内只发现1个多态位点.核苷核苷酸多样性(Pi)在0.000 00～0.001 35之间,说明群体内遗传多态性程度较低。核苷酸歧义度(Dxy)以水牛与鲁西牛之间比较最高,为0.013 97,表明水牛遗传分化明显.种系进化树分析表明,牦牛与普通牛亲缘关系很近,二者与水牛关系较远,支持将牦牛归为牛属(Bos)的一个亚属或一个种的观点.     

拟穴青蟹两个Crustin新变体的克隆与表达分析

Crustins是一类广泛存在于甲壳动物中富含半胱氨酸的阳离子抗菌肽.该研究从拟穴青蟹(Scylla Paramamosain)中克隆获得两个Crustin新变体,分别命名为SpCrus1b和SpCrus2b.分析显示两者的前体肽包含N-端信号肽和C-端成熟肽两部分,成熟肽均含有12个位置高度保守的半胱氨酸.SpCrus1b在信号肽和乳清酸蛋白(WAP)结构域之间存在一个半胱氨酸富集区,属于典型的Ⅰ型Crustins;SpCrus2b除具有SpCrus1b的结构特征外,在近N-端额外含有一个甘氨酸富集区,属于典型的Ⅱ型Crustins.基因组结构分析显示SpCrus1b的基因组DNA序列为4个外显子/3个内含子结构,而SpCrus2b的基因组DNA序列为2个外显子/1个内含子结构.两者均主要在鳃中表达,且在脂多糖(LPS)刺激24h和聚肌胞苷酸(PolyI:C)刺激12h后表达量均极显著上调(p0.01),表明SpCrus1b和SpCrus2b参与了拟穴青蟹抗细菌和抗病毒的先天免疫过程.     

三个微卫星标记在喜马拉雅旱獭种群中的遗传多态性

通过构建基因组部分文库的方法在喜马拉雅旱獭4个地理种群中筛选出高变异微卫星位点,设计相应引物,检测位点SSR2、SSR4、SSR7在这4个地理种群中的遗传多态性,计算各种群间的遗传距离并进行聚类分析．结果表明：微卫星位点SSR2、SSR4、SSR7在4个地理种群中发现的等位基因数、有效等位基因数、Shannon指数、期望杂合度、多态信息含量波动范围分别为3-5,1．848-3．846,0．886-1．395,0．459-0．740,0．430-0．692,平均值分别为4．667、3．243、1．281、0．689、0.654．UPGMA聚类分析显示4个地理种群遗传进化关系明确,反映各种群之间的遗传相似性和遗传差异．结论：微卫星位点SSR2、SSR4、SSR7均为高度多态位点,适用于喜马拉雅旱獭遗传多态性研究;4个地理种群均显示出较高的遗传多态性,与喜马拉雅旱獭分布广泛、数量众多的事实相吻合.     

应用T载体连接PCR技术分离黄嘴白鹭微卫星位点

传统的微卫星分离策略对于低丰度的物种如鸟类而言,通常是低效的.探讨了一种改良的T载体PCR序列获取法用于黄嘴白鹭(Egretta eulophotes)微卫星DNA的分离,称为T载体连接PCR(T-vector-ligation PCR,TVL-PCR).在获取第一侧微卫星序列的71个阳性克隆中,59个克隆含有重复序列,设计了48对位点特异巢式引物.经过两轮TVL-PCR后,31个位点的扩增产物为预期大小,经测序后获得21个完整的微卫星位点.除去侧翼序列过短和小卫星位点外,设计16个微卫星位点进行多态信息检测,其中7个位点显示出多态性,平均等位基因数为2～20,观察杂合度(HO)和期望杂合度(HE)分别为0.375～0.958和0.477～0.956,所有位点都符合哈迪-温伯格平衡(HWE)和连锁平衡.说明TVL-PCR技术对低丰度微卫星物种的位点分离具有一定的应用价值.     

基于mtDNA基因序列的北美五倍子蚜遗传多样性

对北美五倍子蚜9个种群156个个体的mtDNA基因部分序列进行了PCR扩增和测定,计算核苷酸组成和变异,分析其遗传变异和遗传结构,共获得M.rhois mtDNACytb和COI基因联合片段1 680bp,其中变异位点192个,简约信息位点162个;碱基G+C含量与A+T含量相比要低,碱基转换高于颠换;mtDNACytb和COI联合基因序列共获得86个单倍型。种群AMOVA分析显示,种群间变异高于种群内变异(FST=0.595 30,P0.05),说明M.rhois种群间遗传结构分化相对明显。TCS网络图显示,俄亥俄州克利夫兰种群比较特殊,与其余种群间的遗传距离和分化较大(FST值高),推测可能是M.rhois的一个新种。中性检测mtDNACytb和COI基因的Tajima’D值为正,并且单倍型歧点分布呈多峰型,说明M.rhois可能在历史上长期处于动态平衡之中,地理隔离可能是造成这一遗传结构特点的主要原因。     

社鼠和针毛鼠线粒体DNA序列的歧异及其系统进化关系

社鼠和针毛鼠是有着广泛地理分布的山地鼠种,它们的一些形态特征及核型明显有别于同属的其它鼠类.社鼠的亚种--雷琼社鼠局限于分布在广东省西部地区和海南省,它的形态特征多似社鼠,但也有少数特征相似于针毛鼠.对于社鼠和针毛鼠的分类地位及社鼠亚种的分化一直有着各种讨论.本研究进行了社鼠和雷琼社鼠以及针毛鼠龙门种群和香港种群的细胞色素b (264个核苷酸位点)和12S rRNA (387个核苷酸位点)基因片段的测序.社鼠与雷琼社鼠线粒体的细胞色素b基因片段间包含有19个变异位点、12S rRNA 基因片段间包含11个变异位点和2个插入/缺失位点.针毛鼠的2个种群间的细胞色素b 和12S rRNA 基因片段分别包含了3个和11个变异位点.通过邻接法和最大简约法重建的系统进化关系表明:雷琼社鼠与社鼠有着紧密的亲缘关系,它的亚种地位得到了线粒体DNA序列证据的肯定.针毛鼠龙门种群和香港种群细胞色素b和12S rRNA 基因片段序列的歧异反映出两个种群由于长期的地理隔离及其所经历自然选择的结果.     

新疆河狸mtDNA D-loop HV-Ⅰ区的遗传多样性研究

通过测定和分析我国新疆乌伦古河流域16只河狸的mt DNA D-loop HV-Ⅰ区序列,对新疆河狸的遗传多样性进行了研究。结果表明,新疆河狸mt DNA D-loop HV-Ⅰ区序列长度为569 bp,A、T、G和C四种核苷酸的平均比例分别为27.0%、32.7%、24.0%和16.2%,新疆河狸mt DNA D-loop HV-Ⅰ区A+T含量高于G+C含量,表现出碱基组成的偏倚性。与蒙古国河狸mt DNA D-loop HV-Ⅰ区(AY623632)比对后,发现我国新疆河狸mt DNA D-loop HV-Ⅰ区10个变异位点,占分析位点总数的2.03%,其中转换位点4个,颠换位点5个,缺失位点1个,无插入位点。依据Gen Bank上已公布的不同地区河狸种群mt DNA D-loop HV-Ⅰ区序列,构建系统树后发现我国新疆河狸和蒙古国河狸位于一个分支,说明两者属于欧亚河狸种下的同一个亚种-蒙新亚种(Castor fiber birulai)。在16只新疆河狸个体中鉴定出2种单倍型,单倍型多样性(Hd)为0.233 00±0.015 78,核苷酸多样性(Pi)为0.001 23±0.015 90,平均核苷酸差异数(K)为0.700,与其他河狸亚种种群比较后发现新疆河狸遗传多样性较低,基因丰富度低,这与新疆河狸局限的生活环境和人为因素的影响是密切相关的。