论生物基因组的起源和进化

通过分析核基因组、线粒体基因组和叶体基因组的大小与结构，发现这三种基因组教师阴“小基因组”和“大基因组”的形式及与之对应的结构特点，认为它们各自的祖先都是通过分别与“小基因组”和“大基因组”相应的两种途径进化成成为现象核（类核）基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组，发展了生物基因组起源和进化的统一模式。     

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。     

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.     

乳酸菌基因组代谢网络模型的研究进展

基因组代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs/GSMM)是基因组规模的细胞生化反应网络,可以定量描述基因与表型的关系,广泛应用于系统生物学、代谢工程、环境科学等领域。微生物基因组代谢网络模型是基于微生物基因组构建的生理生化知识库,通过数学模型实现对目标微生物生理生化反应的模拟,已成为研究微生物代谢调控的重要工具。基因组代谢网络模型的构建步骤通常包括构建模型草图、人工精炼、模型转换、验证评估4个阶段。在介绍以模式微生物(大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母)为代表的微生物基因组代谢网络模型发展过程基础上,重点聚焦乳酸菌基因组代谢网络模型的研究现状,系统介绍了已构建的乳酸菌基因组代谢网络模型及其应用。对乳酸菌基因组代谢网络模型的发展方向进行了展望,提出未来乳酸菌基因组代谢网络模型的研究应在现有模型的基础上构建更高质量的代谢与大分子表达模型和泛基因组模型,为乳酸菌的研究提供更高效的工具。     

利用C_ot-1 DNA FISH对3种异源四倍体野生稻的比较分析

利用来源于药用野生稻(CC基因组)的中高度重复序列C_ot-1 DNA作为探针,在相同的洗脱严谨度下,通过荧光原位杂交(FISH)对3种基因组同为CCDD的异源多倍体野生稻,宽叶野生稻(O.latifolia)、高杆野生稻(O.alta)、大颖野生稻(O.grandiglumis)进行基因组比较分析.结果发现:在80%的洗脱严谨度下,杂交信号在宽叶野生稻的C、D基因组上的分布差异较为明显,可以区分24条来源于C基因组的染色体和24条来自于D基因组的染色体;相同洗脱度下的高杆野生稻和大颖野生稻的C、D基因组则区别不明显,表明此2种野生稻中的C、D基因组亲缘关系比宽叶野生稻中的C、D基因组关系要近.在此基础上,分别利用来源于栽培稻(AA基因组)和药用野生稻(CC基因组)的C_ot-1DNA作为探针,在不同洗脱严谨度下,对C、D基因组关系相对最远的宽叶野生稻进行FISH分析,进一步研究宽叶野生稻染色体中C、D基因组的进化关系.随着洗脱严谨度的调整,杂交信号呈现出较高的特异性,主要分布在着丝粒、近着丝粒及端粒区域.结果表明:以不同洗脱严谨度下的FISH结果为基础进行的基因组分析.可进一步提高野生稻染色体识别的准确性,为研究异源多倍体的起源及进化提供依据.     

半月国内科技要闻

破译白菜甘蓝油菜全基因组遗传密码由中国科学家领衔的白菜、甘蓝和油菜全基因组测序项目获得了白菜全基因组的精细图,甘蓝和油菜全基因组的框架图。油菜、白菜和甘蓝同属于芸薹属作     

半月国内科技要闻

中国首次提出＂人类泛基因组＂概念 由深圳华大基因研究院领衔、华南理工大学主要参与的合作研究成果＂构建人类泛基因组序列图谱＂发布,该研究树立了新的人类基因组测序标准,为未来医学研究指明了方向,反映出中国基因组学在世界的领先地位（Nature Biotechnology,doi：10.1038/nbt.1596）。该研究使用深圳华大基因研究院自主研发的第二代测序技术大基因组组装工具,对炎黄一号基因组（即首个亚洲人个人基因组）进行深度测序和拼接,发现了人类基因组中除原先公认的单核甘酸多态性、     

系统生物学

随着人类基因组测序计划的完成和后基因组时代的到来,国际上基因组、转录组、蛋白质、代谢组乃至表型组工作的相继开展、随着各种类型功能基因组数据的     

肠道集聚性大肠杆菌基因组脱氧核糖核酸提取方法比较与改进

为了得到一种高效的肠道集聚性大肠杆菌基因组脱氧核糖核酸(DNA)提取方法,比较OMEGA、天根、宝生物、全式金4种细菌基因组DNA提取试剂盒对肠道集聚性大肠杆菌基因组DNA的提取效果,并对宝生物、全式金试剂盒提取方法进行优化;测定所提取的基因组DNA的纯度及浓度,并进行基因组完整性检验及特征基因检测.结果表明,使用全式...     

小麦异源多倍体中亲本基因组相互作用产生快速基因组变异的ISSR标记分析

通过ISSR标记分析,研究了异源多倍体基因组的进化现象.结果表明,基因组组成和普通小麦相同的人工合成异源六倍体小麦,在形成早期发生了迅速、广泛、以非随机性为主的基因组变化,包括遗传变异--主要表现为序列变异和表观遗传变异--主要表现为DNA甲基化变异.而且异源六倍体小麦中来自父本的基因组比来自母本的基因组发生了更多的遗...     

全基因组测序技术研究及其在木本植物中的应用

基因组序列是开展遗传研究重要的信息基础,随着测序技术飞速发展至第3代长片段测序方法,测序读长历经从几十到数万个碱基的提升,对进一步提升基因组组装的完整度以及准确性提供了极大的裨益。现已完成了大量植物种全基因组测序工作,其中木本植物有40多个,还有更多树种的全基因组测序正在进行之中。针对各类测序技术的基因组组装及后续分析,研究人员也开发了大量的生物信息学工具。笔者从测序技术、基因组装技术和全基因组测序生物信息学分析等方面,罗列了目前已完成全基因组测序的木本植物,介绍了全基因组测序技术的发展与应用,以及适用于第3代数据基因组组装的生物学分析软件,为林木基因组研究者提供一定的借鉴。     

有向基因组间重组距离的线性时间计算

讨论基于基因组中染色体之间的移位、染色体内部的翻转、融合和分裂的基因组排序问题,给出了计算两个有向多重基因组重组距离的线性时间算法.     

马铃薯与其野生近缘种叶绿体基因组差异分析

叶绿体基因组是植物基因组的重要组成部分,解析马铃薯及其野生近缘种的叶绿体基因组结构差异对理解马铃薯的进化具有重要的意义.选择Solanum fernandezianum、Solanum etuberosum、So-lanum palustre和Solanum phureja进行叶绿体基因组的组装和结构分析.发现它们叶绿...     

“实验室基因组”的基本要素及其意义

尝试创造性地提出把实验室看成基因组的观点：与基因组由4种脱氧核糖核苷酸组成相似,实验室基因组也由4大要素组成：模块化的实验项目;按照模块化要求而专业化的实验技术人员;模块化的实验室空间布局;模块化的仪器设备。与基因组是大量4种脱氧核糖核苷酸的组合相似,实验室基因组也由4大要素＂组合设计＂而成。指出了＂实验室基因组＂有在教学上和科研上的2种常见表现形式,讨论＂实验室基因组＂新观点在实验室的建设、运行和管理上的重要意义。     

国外期刊亮点

正破译油菜多倍体基因组中国农业科学院油料作物研究所等多个国内外相关机构通过合作首次完成了甘蓝型油菜的基因组测序工作。相关成果8月22日发表于Science上。研究发现,甘蓝型冬油菜基因组至少包含10多万个蛋白编码基因,为至今测序的植物种中基因数最多的物种。借助与亲本种甘蓝和白菜基因组的比较,科学家发现,该基因组进化的突出特点是2个亚基因组(A和C)存在广泛的、相互的基因或DNA序列置换。     

简化基因组测序技术及其在海洋生物研究中的应用

传统开发遗传标记的方法通常会消耗大量的人力、物力和时间,伴随着高通量测序技术的飞速发展,一种高效的标记开发技术即简化基因组测序技术开始得到广泛应用.简化基因组测序技术可以在一次实验中获得成千上万的遗传标记,建库过程简易,成本较低.其通过实验手段降低基因组的复杂度,仅对部分基因组进行测序,随后在该部分获得的基因组开发分子标记.基于酶切的简化基因组测序技术可分为三大类:简化代表库测序、限制性酶切位点相关DNA测序和低覆盖度的分型测序.在海洋生物研究中,简化基因组测序技术已被广泛应用于群体遗传学、系统进化学、适应性进化、遗传图谱构建及数量性状位点定位等研究领域.     

人类基因组“基本信息”的首次公布

2001年2月13日,参与人类基因组计划的美、英、日、法、德、中六国科学家共同宣布,经过初步测定与分析,人类基因组约有32亿碱基,包含约3万到4万个蛋白编码基因。这是继去年6月26日人类基因组“工作框架图”公布后,科学家首次公布人类基因组第二阶段的“基本信息”。 2001年2月15日发表在权威杂志《自然》上的科学论文《人类基因组的初步测定与分析》一文中,报道了六国人类基因组协作组联合取得的最新成果。 据悉,在人类基因组总共32亿碱基     

酿酒酵母基因组的研究进展

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是第一个完成全基因组测序工作的真核生物,目前在结构基因组学、功能基因组学、模式生物、最小基因组、比较基因组学等方面的研究已经获得了重大的进展,为人类更深入地研究高等生物基因组打下了坚实的基础。本文将从这几个方面着手对酿酒酵母基因组的研究进展进行综述。     

基因组信息在医院信息系统中表达方式的探讨

临床基因组学的发展,加速了临床信息和基因组信息的整合,也使医院信息系统表达基因组信息成为一种必要.本文提出了一种在现有医院信息系统基础上快速引入基因组信息表达同时实现网络交换共享的方法,即通过字段映射以现有数据库形式存储基因组信息,在网络传输中采取XML格式,同时遵循HL7、BSML、LONIC等标准.这为未来医院信息系统实现基因组信息表达做出了探索.     

人与其他生物基因组若干重要问题的生物信息学研究

Z曲线是表示DNA序列的一个等价的三维空间曲线.通过对Z曲线的研究来对基因组序列进行研究是一种几何学的途径.用这种思路研究了真核和原核基因组中若干重要问题,包括人与高等真核生物基因组的Isochore结构,微生物基因组的基因水平转移,古细菌基因组复制起始位点识别,酶母基因组基因识别,细菌与古细菌基因组的ab initio基因识别,SARS-CoV基因组基因识别,高G C含量微生物基因组的结构以及比较基因组学等的研究.文中综述了天津大学生物信息中心最近6年来在上述研究中所取得的进展.