丝氨酸蛋白酶超家族分子结构进化研究

采用刚体结构比较法进行蛋白质的结构比较,根据结构比较分数构建分子进化树, 研究丝氨酸蛋白酶超家族分子的进化规律。对分子进化树进行了一些初步分析,得到了一些有意义的结果。根据蛋白质的进化,可以比较精确的确定某物种的进化地位,对于物种的分类具有重要意义。通过对超家族分子进化的研究可以了解蛋白质超家族不同蛋白质之间的亲缘关系和蛋白质之间的进化差异,对于蛋白质工程分子设计提供帮助,对蛋白质结构预测具有一定意义     

斑皮蠹属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

对6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对斑皮蠹属系统发育关系进行初步探讨。本研究测定分析了6种斑皮蠹线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了斑皮蠹的分子进化树。序列比对分析得到365 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点182个(49.9%),保守位点174个(47.7%),转换/颠换的平均值(R值)为0.9,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对斑皮蠹属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。研究显示分子结果与形态分类结果相似。利用COⅠ基因构建的斑皮蠹系统发育树是探讨斑皮蠹系统学的有效方法。     

中国野桑蚕性信息素合成激活肽(PBAN)基因的克隆及序列分析

根据家蚕(Bombyx mori)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因DNA序列设计引物,扩增获得中国野桑蚕(Bombyx mandarina China)PBAN基因。分析表明,PBAN由33个氨基酸组成,在第14个氨基酸异亮氨酸和第15个氨基酸酪氨酸之间插入了698bp的内含子。根据PBAN及其基因cDNA、DNA序列分别构建分子进化树,结果显示3个水平比对结果构建的分子进化树有较好的一致性,推测PBAN基因可能适合于科、属之间的进化分析;并且PBAN基因内含子没有表现出特有的进化信息,推测PBAN基因内含子的进化与PBAN全长基因的进化在进化速率上并没有显著差别。相对于PBAN及α—SGNP、γ—SGNP,β—SGNP的进化速率相对较快,推测β—SGNP序列可能适合用于种间的进化分析。     

墨天牛属昆虫COⅠ基因比较及系统学初步研究

【目的】对11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ)进行比较并对墨天牛属系统发育关系进行初步探讨。【方法】本文测定分析了11种墨天牛线粒体DNA细胞色素氧化酶C亚基Ⅰ基因(COⅠ),并采用简约法和贝叶斯推论法构建了墨天牛属的分子进化树。【结果】序列比对分析得到470 bp大小的COⅠ基因片段,其中可变异位点169个(36.0%),保守位点301个(64.0%),转换/颠换的平均值(R值)为1.03,说明此段序列适合于分子进化树。利用不同系统发育重建方法得到的进化树具有相似的拓扑结构,同时结合形态学分类特征对墨天牛属昆虫的分子系统进化关系进行探讨。结果显示分子结果与形态分类结果相似。【结论】利用COⅠ基因构建的墨天牛属系统发育树是探讨墨天牛分类的有效方法。     

台湾海峡鱼类绦虫的分子系统学研究

利用DNA测序技术对台湾海峡部分鱼类绦虫的16S rRNA和18S rRNA基因片段序列进行了分析。使用PAUP4·0b10软件构建的进化树显示,目前关于绦虫二叶目、锥吻目、假叶目、盘头目和四叶目的划分是比较合理的,绦虫进化基本遵循了头节形态从简单到复杂的进化规律。报道了国内首次发现的双叶目绦虫,进化树结果初步支持了巨槽属和棘头属的划分。此外,结果也支持了前孔属绦虫的分类地位。但是,对耳槽属绦虫与阶室属绦虫的形态学划分与分子系统学相矛盾,利用16S rRNA基因对盘头目各种的进化树分析与形态学差异很大,这些问题都需要更多研究来进行深入分析。     

节肢动物中酚氧化酶家族的组成与进化

节肢动物分布广泛,物种数量繁多,有较高衍生价值,因此近年来对节肢动物的研究越来越深入。已有研究者对节肢动物线粒体和核糖体的基因序列进行研究,而近年发现,与DNA序列相比,蛋白质序列的进化式样更为简单,用于探讨系统发育的效果更好。酚氧化酶(phenoloxidase)作为先天免疫的重要成员,有作为研究节肢动物进化的分子标记的可能。本研究对节肢动物酚氧化酶家族的组成进行分析,并构建基于该家族蛋白序列的系统进化树,试图阐明酚氧化酶家族在节肢动物中的进化关系,并为节肢动物的进化研究提供更多理论依据。     

分子生物学手段在植物系统与进化研究中的应用

在植物系统与进化研究中,为了揭示真实本质,必须从分子水平进行研究。植物分子系统学的研究包括两大方面,一是蛋白质与酶,二是核酸。酶电泳是分子水平上研究植物分子遗传学最经济有效的方法,可以有效地揭示自然居群中遗传结构、基因流动、变化系统、选择作用和系统发育等问题。植物核酸系统学的研究倍受青睐,因为核酸分子是最基本的进化单元,几乎不受主观因素影响。相关的核酸分析技术主要有：DNA杂交、DNA限制酶谱分析、RFLP分析、DNA指纹图技术、RAPD分析和核酸序列分析。在植物系统学和进化研究中,结合各方面的生物学证据,才能显示植物分子系统学的独特优势。     

正痘病毒属成员血凝素分子的结构及分子进化途径的分析

利用DNA聚合酶链式反应(PCR)及其它分子生物学技术克隆了23株包括所有正痘病毒属成员在内的病毒血凝素(HA)基因.核苷酸序列分析及结构与功能的研究发现HA分子具有与细胞粘着分子超家族成员(CAM)相似的结构,其生物学功能主要与结构中的IgG结构域和广泛的O型糖基化结构有关.另外,以HA分子基因的核苷酸和其氨基酸序列为比较指标,首次在基因水平对正痘病毒的起源和进化途径以及病毒间的抗原相关性等进行了分析.基因的分子进化树和蛋白质系统分类树的演段揭示了病毒在宿主选择压力作用下的自然进化途径及相互间的亲缘关系,为进一步阐明正痘病毒的进化过程和控制与预防该类病毒性疾病的流行提供了有价值的依据.     

肌动蛋白与真核生物的进化

以肌动蛋白氨基酸取代与真核生物进化年代呈线性关系为依据，收集原生生物界，真菌界，植物界和动物界等四界７４种生物的１２８个肌动蛋白序列，通过对其氨基酸序列同源性进行比较，制作出肌动蛋白的分子进化树，并依此进化树从分子水平对真核生物的进化进行一些探讨，从总体上看，肌动蛋白分子进化树较地地反映了真核生物间的进化关系，为确定某些生物的进化位置及进化关系提供了分子证据。     

基于核糖体DNA联合序列的天牛总科高阶元分子系统学研究

【目的】利用核糖体DNA联合序列探讨天牛总科高阶元分子系统发育。【方法】本研究采用分子标记技术,分析测定了63种天牛核糖体28S rDNA D2和D3区以及18S rDNA V4和V7区的DNA序列,并采用邻接法、最大似然法和贝叶斯推论法分别构建了天牛总科2科6亚科63种的分子进化系统。【结果】序列联合比对分析,最终得到1 404 bp的联合数据组,其中可变位点446个（32.0%）,保守位点958（68.0%）,转换/颠换的平均值（R值）为1.73。28S rDNA和18S rDNA以及联合序列的饱和度分析显示碱基突变未达到饱和,说明这些序列适合于分子进化树的构建。利用不同系统发育重建方法得到进化树具有相似拓扑结构,结果支持沟胫天牛亚科、花天牛亚科和天牛亚科为单系群,这与形态学分类结果相似;狭胸天牛独立成为亚科得到了支持。【结论】利用28S rDNA D2和D3区以及18S rDNA V4和V7区联合序列成功构建出了天牛总科高阶元的系统发育树。研究表明联合序列分析是探讨天牛高阶元分类的有效的方法。     

线粒体DNA在分子进化研究中的应用

线粒体作为古老的细胞器广泛存在于真核生物中,由于线粒体DNA的高进化速率,已被作为DNA标记广泛应用于现代分子生物学研究。长期以来,线粒体DNA一直被认为是中性进化或者受到纯净化选择。线粒体通过氧化呼吸链提供>95%的动物运动所需的自由能,并提供保持体温的热能。据此,近期已有研究推测并验证了线粒体与动物运动能力及气候适应性的相关性。该文简述线粒体基因组成及其进化,通过列举线粒体DNA在分子进化研究中的应用(如利用线粒体DNA重建物种的系统发育关系、从线粒体DNA角度分析生物能量代谢的适应性进化以及线粒体DNA密码子重定义对生物适应性的作用等),概述了线粒体DNA的分子进化研究。     

DNA分子标记在药用植物中的应用

对DNA分子标记技术在药用植物鉴定、中药质量标准化、遗传图谱构建和近缘物种进化关系等方面的研究进展进行了综述,并展望了分子标记技术在药用植物研究中的发展前景。     

利用分子进化树计算蛋白质的特异进化速率

本文提出了一种计算蛋白质绝对进化距离和进化速率的方法,它根据现有同源蛋白质的序列构建分子进化树,并推断进化过程中各结点处的共同祖先序列,根据某成员与某结点处共同祖先序列的氨基酸差异百分率,计算该蛋白质序列的特异进化距离和进化速率。比较我们的算法和Ｄａｙｈｏｆｆ等的模拟统计方法表明,我们的算法在一定范围内是正确的。结合计算哺乳动物红细胞生成素的进化速率,讨论了本算法在分子进化研究中的应用。     

植物乳杆菌编码复制起始蛋白天然质粒的系统进化分析

【目的】探究复制起始蛋白(Replication initiation protein,Rep)是否可以作为天然质粒系统进化关系研究的分子标记。【方法】以植物乳杆菌天然质粒编码的Rep为研究对象,通过构建Rep系统进化树详细分析和讨论这些质粒的系统进化关系。【结果】植物乳杆菌45个编码Rep天然质粒可以划分为5个进化关系紧密的家族和1个独立进化质粒p G6302,家族1-4质粒可以进一步划分为10个进化关系更近的亚家族类群,因此这些质粒可能起源于6个祖先质粒。【结论】Rep氨基酸序列显示了适度的保守性和变异性,是植物乳杆菌编码Rep质粒进化研究理想的分子标记,为植物乳杆菌天然质粒系统进化研究提供了一种简单、有效的分析方法和标准,并为植物乳杆菌或其他乳酸菌天然质粒系统进化研究提供了分子水平的佐证和依据。     

脊椎动物Sox基因家族的系统发生分析

脊椎动物Sox基因是一类高度保守的基因家族,它们编码一类转录因子,参与多种发育过程的调控,这个家族的共有特征是Sox蛋白具有一个约79个氨基酸,可与DNA特异结合的HMG盒区,该基因家族成员众多复杂,对它们的基因结构,功能及进化关系的研究有助于对该基因家族的全面认识,利用已克隆的全部脊椎动物全长核苷酸／蛋白质数据,对这些数据进行序列比对及进化树的构建,分析Sox基因家族成员的分类及分子进化模式。     

广东省一株新型肠道病毒EV-B83型的全基因组序列进化分析及重组分析

本研究对2001年广东省急性弛缓性麻痹(Acute flaccid paralysis,AFP)病例中分离到的一株肠道病毒AFP341_GD-CHN_2001株进行了高通量测序后,获取该全基因组序列,经鉴定该毒株为EV-B83。为了解该广东省首株EV-B83分离株的全基因组特征及其重组特点,本研究对AFP341_GD-CHN_2001毒株通过最大似然法构建系统进化树,利用bootscanning分析该毒株与其它型别肠道病毒的重组位点,最后根据该重组位点分区段构建系统进化树,进一步验证重组分析结果。全长VP1序列构建的分子进化树表明,AFP341_GD-CHN_2001毒株与EV-B83原型株及柬埔寨SEP025_KH_2012分离株形成一簇;初步构建P1、P2、P3编码区序列系统进化树,提示该分离株在其分子进化中可能存在基因重组,而bootscanning分析表明非结构蛋白编码区是其发生基因重组的区域。根据bootscanning分析的断裂点对该毒株的全基因组序列分成3段构建系统进化树,该系统进化分析结果进一步明确该分离株于2B、2C、3D非结构编码区存在型间重组,与AFP341_GD-CHN_2001发生重组的毒株为CV-A9分离株NSW-V20_AU_2008、CV-B2分离株NSW-V53_AU_2010以及CV-B3分离株SSM_JL-CHN_2006。当前GenBank数据库中仅有来自美国以及中国云南的两株EV-B83全基因组序列,缺乏对该基因型的分子进化特征描述,本研究中的AFP341_GD-CHN_2001毒株为广东省首株EV-B83分离株,扩展了EV-B83数据信息,为今后EV-B83的研究提供了基础性资料。     

微卫星标记及其在鸟类中的应用

微卫星DNA作为一种分子标记,以其诸多优点被认为是各类遗传标记中最有价值的一种。目前已被广泛应用于鸟类的研究中。本文介绍了微卫星DNA标记的分布特点、突变机制和作为分子标记的特点,并综述了微卫星DNA标记在鸟类的亲权分析及种类鉴定、遗传图谱构建及基因定位、物种进化历史揭示和遗传多样性研究中应用现状。     

一种新的DNA序列进化距离及其应用

为了研究核苷酸变异,通过DNA序列的同源率,建立了DNA序列进化的动力学方程,进而得到了一种新的物种间进化距离dy(选择进化距离).由于核苷酸替代模型有很多,选用其中的4种模型,计算出其相应的选择进化距离dy,该进化距离包含了4种模型下的p距离、替代率为常数的距离d和替代率服从Г分布的Г距离dG.进一步根据动力学方程的特点,将模型转化为一元线性回归问题,用最小二乘法求得选择模型中的动力学参数b和各核苷酸位点每年的平均替代速率r.以16个物种的线粒体基因序列为例,说明这种新的进化距离并通过构建不同进化距离下的基因进化树来对各进化距离进行比较.结果表明:选择进化距离dy是一种有效的构建进化距离的方法.     

霍乱弧菌噬菌体VP2基因组序列的测定与分析

测定并分析了霍乱弧菌噬菌体VP2基因组序列,为VP2生物学特性和功能研究提供分子遗传学基础。为此构建了VP2DNA随机文库,鸟枪法(shot-gun)测定其全基因组序列。测序结果用软件Phrad-Prap拼接成最小重叠群(contig),引物步移法测定contigs问的缝隙(gap)序列,拼接后获得VP2全基因组序列。利用生物信息学技术分析’VP2基因组,最后对VP2和相关噬菌体做DNA聚合酶(DNA pol)基因的进化树分析。结果：VP2属短尾噬菌体科,基因组全长39853bp,为环状双链DNA,G C含量为50．56％,较高于霍乱弧菌测序菌株N16961基因组G C含量;VP2的基因组有碱基使用偏性;预测和注释了45个开放读码框(ORF),分析了DNA复制基因、衣壳蛋白和DNA包装基因、侵染相关基因。DNA pol进化树比较结果,VP2与链球菌噬菌体Cp-1和芽孢杆菌噬菌体GA-1分为一群。根据对VP2基因组序列的测定和分析预测了VP2的ORF,并分析了其中的功能基因,推测VP2在进化关系上属于噬菌体phi29样噬菌体。     

云南猕猴mtDNA控制区全序列测定

目的测定云南猕猴线粒体DNA控制区全序列,对其进行鉴定及进化分析。方法利用PCR技术扩增猕猴线粒体DNA控制区全序列,结合GenBank中下载的猕猴参考序列（AY612638）,采用多个生物学软件对序列碱基组成、同源性、转换／颠换比等遗传信息进行分析,并基于邻接法（NJ）和最小进化法（ME）构建系统进化树。结果云南猕猴线粒体DNA控制区全长为（1084-1089）bp,A、T、G和c四种碱基平均含量分别为29．9％、26．9％、12．3％和30．9％,A＋T含量（56．8％）高于G＋C含量（43．2％）。所分析序列间的同源性为91．5％-99．5％,平均核苷酸变异率为4．5％,变异类型包括转换、颠换、插入和缺失4种形式,转换／颠换比值平均为26．1。进化树显示云南猕猴存在两个平行进化的姐妹分支。结论本研究获得了云南猕猴mtDNA控制区全序列,为猕猴进化关系研究及mtDNA控制区功能研究奠定基础。