杨树MIR169基因家族分子进化分析

MicroRNA(miRNA)是真核生物中普遍存在的一类参与基因表达调控的小分子RNA。ptc-MIR169基因家族有33个成员, 是杨树中规模最大的miRNA基因家族。研究MIR169基因家族的进化对揭示杨树miRNA基因的进化机制具有重要的意义。文章对毛果杨MIR169基因家族的分子系统发育、基因倍增模式、表达分化和靶基因进行了分析。结果表明, 染色体大片段重复和串联重复在毛果杨MIR169基因家族扩张中均具有重要作用; MIR169基因家族在表达方式上已经出现了较大的分化; MIR169基因家族可能在杨树中已经形成了复杂的调控网络, 对杨树的生长发育和适应性等具有重要的调控作用。文章为杨树及杨柳科相关植物中miRNA基因家族的分子进化研究提供了参考。     

蜜蜂王浆主蛋白（MRJPs）基因家族结构与功能概述

王浆主蛋白（Major royal jelly proteins,MRJPs）是王浆中的水溶性蛋白,为王浆蛋白的主要组分。因结构与功能的相似性,各王浆蛋白编码基因构成一个基因家族。目前该基因家族已鉴定出9个成员,依次命名为mrjp 1~9。该家族为单系群,拥有共同的祖先—yellow-e3,各成员之间具有较高的同源性。随着进化的进行,该家族逐步进化出营养及其它多种生物学功能。本文从该基因家族成员的鉴定、基因和蛋白质的结构特征、进化、功能以及其表达调控等多个方面进行综述,以期为相关的研究和应用提供帮助。     

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。     

中华绒螯蟹Dmrt基因保守区段的克隆和序列分析

Dmrt基因家族是一个与性别决定和发育相关的基因家族,在不同进化类型的生物中具有相当的保守性。采用PCR技术,扩增了中华绒螯蟹Dmrt基因的DM结构域。经序列分析,获得了Dmrt基因家族的4个成员基因EsDmrt2a、EsDmrt2b、EsDmrt2c和EsDmrt5。结果表明,不同进化地位动物的Dmrt2和Dmrt2基因DM域编码序列存在高度的同源性,显示Dmrt基因在系统进化上高度保守,序列上的相似性可能暗示着它们在功能上的保守性。     

雷蒙德氏棉HSP70基因家族的进化分析及其同源基因在陆地棉中的表达分析

热激蛋白70家族(HSP70)是一类在植物中高度保守的分子伴侣蛋白,在细胞中协助蛋白质正确折叠。文章利用隐马可链夫模型(HMM)在雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii L.)全基因组范围内进行HSP70基因家族成员进化分析,共得到30个HSP70家族成员。利用生物信息学对雷蒙德氏棉HSP70基因的结构、染色体分布、基因倍增模式以及系统进化进行分析,结果表明,HSP70基因家族根据亚细胞定位结果可分为不同的基因亚家族,各亚家族中HSP70基因具有相对保守的基因结构;染色体片段重复和串联重复是雷蒙德氏棉HSP70基因家族扩增的主要方式。通过对不同物种的HSP70基因家族进行系统进化分析可知,HSP70亚组的分化发生在单细胞植物形成前,且细胞质型HSP70成员大量扩增。比较陆地棉棉纤维发育不同时期的深度测序表达谱,发现HSP70基因可能参与棉纤维的生长发育。本研究结果有助于了解棉属植物HSP70基因家族的功能,以期为深入研究棉纤维发育过程中的分子调控机理提供基础。     

荷包猪SLA-DRB基因cDNA的克隆及分子进化特征分析北大核心CSCD

旨在研究荷包猪SLA-DRB基因的分子特征,设计引物用RT-PCR扩增3头荷包猪DRB基因c DNA,并克隆至p MD18-T Vector,阳性克隆测序并做序列分析,分别进行同源性、分子进化及主要氨基酸变异位点分析。结果表明,成功从3头荷包猪中扩增得到SLA-DRB基因,分别命名为SLA-DRB-HB01-03,经序列测定后,证实c DNA全长为836 bp,其中1-801为ORF区,共编码266个氨基酸。同源性分析显示,SLA-DRB-HB与其他SLA-DRB等位基因的同源性介于90.3%-99.8%之间。分子进化分析表明,荷包猪SLA-DRB-HB独立分支,与其他等位基因相比较,进化更加原始。氨基酸变异位点和多态性分析结果显示,SLA-DRBHB本身存在一定的多态性。     

基于基因家族大小的比较研究脊椎动物的适应性进化

同源基因家族的拷贝数在不同物种间普遍存在差异,这种差异是由不同的基因得失速率引起。众所周知,基因拷贝数变异是特定物种表型创新的可能原因。本研究选取具有代表性的脊椎动物主要类群并跨约6亿年进化时间的64个物种,鉴定了它们的同源基因家族,揭示了脊椎动物基因家族大小的进化模式。结果表明:在推断的存在于脊椎动物最近共同祖先的6857个基因家族中,有6712个都在至少一个种系中发生了大小的变化,而且基因家族在大多数种系中都是收缩的;其中,霍氏树懒(Choloepus hoffmanni)中有最高的基因家族收缩水平,而在斑马鱼(Danio rerio)中则相反。基于脊椎动物基因家族大小进化的高度动态性,本研究从基因家族大小变化的角度鉴定了一些可能与特定脊椎动物类群进化有关的基因组信号。结果观察到在现存真骨鱼类最近共同祖先基因组中出现了可能因全基因组复制所导致的高比例的基因家族扩增现象,随后在后裔物种中发生基因收缩事件。此外,本研究还发现了硬骨鱼特异性的orphan基因可能对这些鱼类在水生环境中的适应性进化有所贡献的证据,如在有些硬骨鱼中orphan基因与鳍、尾巴、肾脏等发育有关。本研究结果有助于深入了解脊椎动物基因家族大小的进化,同时为理解脊椎动物基因组进化与表型多样性的联系提供了理论证据。     

荷包猪SLA-DRB基因cDNA的克隆及分子进化特征分析

旨在研究荷包猪SLA-DRB基因的分子特征,设计引物用RT-PCR扩增3头荷包猪DRB基因c DNA,并克隆至p MD18-T Vector,阳性克隆测序并做序列分析,分别进行同源性、分子进化及主要氨基酸变异位点分析。结果表明,成功从3头荷包猪中扩增得到SLA-DRB基因,分别命名为SLA-DRB-HB01-03,经序列测定后,证实c DNA全长为836 bp,其中1-801为ORF区,共编码266个氨基酸。同源性分析显示,SLA-DRB-HB与其他SLA-DRB等位基因的同源性介于90.3%-99.8%之间。分子进化分析表明,荷包猪SLA-DRB-HB独立分支,与其他等位基因相比较,进化更加原始。氨基酸变异位点和多态性分析结果显示,SLA-DRBHB本身存在一定的多态性。     

天冬氨酸蛋白酶在拟南芥和水稻中的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类功能多样化的酶,参与了植物大部分生理和发育过程,但其基因家族在植物中的系统分类、分子进化以及功能方面研究仍很欠缺。本研究收集整理了拟南芥和水稻中APs基因序列、分类、基因结构和染色体定位等信息,对比分析该基因家族在拟南芥和水稻中分子进化方面的差异;利用转录组数据阐明该家族基因在不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本文还围绕花药发育的过程,细致分析了各亚家族APs基因的表达变化,推测APs在花药发育过程中的可能功能。     

一个水稻β-肌动蛋白基因的克隆及其亚细胞定位

目的:克隆一个水稻β-肌动蛋白基因,并研究其蛋白的亚细胞分布。方法:利用RT-PCR技术从日本晴水稻中扩增得到β-肌动蛋白基因Os Actin,将其与拟南芥肌动蛋白基因家族进行分子进化分析;利用胶体金免疫电镜技术对水稻β-肌动蛋白基因进行定位分析。结果:核苷酸和氨基酸序列分析表明,Os Actin与水稻的Os RAc1基因有较高的同源性(98%);胶体金免疫电镜定位结果显示β-肌动蛋白在细胞核、细胞质中均有分布。结论:获得了水稻β-肌动蛋白基因Os Actin,并研究了其蛋白在水稻韧皮部内的分布,为进一步探讨该基因的功能及作用机理奠定了基础。     

miR-171基因家族进化分析及靶基因预测

运用生物信息学方法在miRBase中搜索植物miR-171基因家族的序列,分析miR-171序列的进化特征并预测其靶基因。结果表明,在38种植物中共搜索到219条miR-171序列,大部分miR-171基因都存在于基因间隔区。进化分析表明,miR-171基因家族的进化与物种进化关联不大。采用3个miRNA靶基因预测软件对大豆和玉米miR-171基因的靶基因进行预测,发现了miR-171可能参与生长因子、转录因子、蛋白酶等的调控,作用范围非常广泛。     

花、基因、禾本科

进化发育生物学的一个重要任务就是揭示形态多样性的分子基础, 该领域的研究包含形态、形态发育相关基因和形态所属类群等三个要素。花/花序是进化发育生物学研究的首要对象, 系统发育重建和个体发育剖析的结合将促进认知花的形态进化。发育相关基因的进化表现为等位基因遗传或表观遗传的突变, 基因家族生与死的进化, 不同基因组拥有独特的基因。运用形态学或序列分析方法很大程度揭示了禾本科植物花进化过程中的基因进化。试从学科问题、思路方法以及具体例子介绍植物进化发育生物学。     

饰纹姬蛙7个Dmrt基因DM结构域的克隆及序列分析

采用简并PCR技术扩增了饰纹姬蛙(Microhyla ornata)Dmrt基因的DM结构域,经分子克隆、SSCP和DNA序列分析,获得了该基因家族的7个成员并分别命名为MoDmrtla、MoDmrtlb、MoDmrt3al、MoDmrt3a2、MoDmrt3a3、MoDmrt3b和MoDmrt5.与不同进化地位其他动物相关的Dmrt基因进行比对和聚类分析,结果显示该基因在系统进化上具有高度的保守性.     

趋化因子及其受体基因家族的系统进化分析

通过分析现有的趋化因子和趋化因子受体的氨基酸序列,用距离法和最简约法构建了聚类图,探讨了趋化因子和趋化因子受体基因家族的系统演化特征。可见基因家族成员的分化早于脊椎动物的分化。不同物种的同一种基因的聚类关系能较好地反映物种经因子受体的进化速度不同,其中ＣＸＣＲ４的进化速率最低。趋化因子和趋化因子受体可能都起源于少数几个原始的基因,病毒编码与寄主相似的趋化因子或受体是进化过程中分子模拟的结果。     

花、基因、禾本科

进化发育生物学的一个重要任务就是揭示形态多样性的分子基础,该领域的研究包含形态、形态发育相关基因和形态所属类群等三个要素。花/花序是进化发育生物学研究的首要对象,系统发育重建和个体发育剖析的结合将促进认知花的形态进化。发育相关基因的进化表现为等位基因遗传或表观遗传的突变,基因家族生与死的进化,不同基因组拥有独特的基因。运用形态学或序列分析方法很大程度揭示了禾本科植物花进化过程中的基因进化。试从学科问题、思路方法以及具体例子介绍植物进化发育生物学。     

拟南芥耐盐基因ENH1在陆生植物中的进化

[目的]ENH1是最近鉴定的拟南芥耐盐基因,编码一个叶绿体定位的蛋白,N末端具有一个PZD结构域,C末端具有一个RUBR结构域;功能上与活性氧自由基的脱毒有关,本文研究ENH1基因的进化历史和功能分化。[方法]从陆地植物基因组中获得同源蛋白,重建这个基因家族的系统发生,通过生物信息学手段研究其蛋白质结构域组织,蛋白质相互作用和表达谱。[结果]总共获得35个ENH1同源蛋白序列,大多数物种保持一个基因拷贝,系统发育上单子叶与双子叶被明确划分,并获得高度的支持,在进化过程EHN1蛋白获得了PDZ结构域。[结论]功能上,这个基因家族通过获得PZD结构域适应被子植物细胞的复杂功能要求,ENH1样基因可能涉及叶绿体的多种功能,此外,ENH1基因家族适合作为系统发育重建的分子标记。     

中国大鲵 Dmrt 基因 DM 结构域的克隆及序列分析

Dmrt 基因家族是一个与性别决定相关的基因家族,该家族成员共有一个具有 DNA 结合能力的保守基序-DM 结构域。为了进一步探讨该家族在系统进化中的保守性,本研究通过简并 PCR 技术,扩增并克隆了中国大鲵（Andrias davidianus）基因组中的 DM 结构域。序列分析显示,中国大鲵基因组中存在 Dmrt 基因的 DM 结构域。其核酸序列与猕猴、青鳉、人、小鼠、牛、热带爪蟾相应 Dmrt 基因 DM 结构域的相似性分别为 91%、92%、92%、89%、91%、84%。其蛋白序列与上述物种的相似性均为91%,表现为4个氨基酸的变异。即第 19、34、36 和 45 位的精氨酸分别由半胱氨酸、谷胱酰胺、色氨酸和谷胱酰胺所取代。这些氨基酸的变化对其蛋白总体的三维构型没有显著影响。聚类分析结果表明,不同进化地位物种的 Dmrt 基因 DM 结构域编码序列存在高度的同源性,显示 Dmrt 基因在系统进化上的高度保守。     

大头蛙4个Dmrt基因DM保守区的序列分析

Dm rt基因家族是新近发现的一个与性别决定相关的基因家族。该家族成员编码的蛋白质都含有一个具有DNA结合能力的保守基序?DM结构域,在性别决定和分化发育的调控中担负重要的功能。采用简并PCR技术扩增了大头蛙Dm rt基因的DM结构域,经序列分析,获得了Dm rt基因家族的4个成员LfDm rt1a,LfDm-rt1b,LfDm rt3,LfDm rt5。与其它动物相关的Dm rt基因进行氨基酸序列聚类分析,结果表明,不同进化地位动物的Dm rt基因DM域编码序列存在高度的同源性,显示Dm rt基因在系统进化上高度保守,序列上的相似性可能暗示它们在功能上的保守性。     

大豆miR-171基因家族的进化与功能分析

运用生物信息学方法在miRBase搜索大豆miR-171(gma-miR-171)基因家族的序列,分析gma-miR-171序列的进化特征并预测其靶基因。结果表明,在miRBase中共搜索到21条gma-miR-171基因家族序列。序列分析发现,gma-miR-171基因家族序列保守性较差,只有2个碱基完全保守。对gma-miR-171基因进行定位,21个成员分散在12条染色体上,其中Chr06上gma-miR-171基因最多,共4个。进化分析表明,位于同一条染色体上的gma-miR-171基因没有表现出较近的亲缘关系。靶基因预测获得14个gma-miR-171基因家族的靶基因,包括蛋白激酶、磷酸酶、输出蛋白、转录因子等,说明gma-miR-171基因家族在大豆中具有广泛的调控功能。     

促葡萄糖转运蛋白基因家族的分子进化研究

葡萄糖转运蛋白是一个在结构上相似功能上不同的多基因家族（ＧＬＵＴ１－ＧＬＵＴ５）。由于这一组蛋白和体内的葡萄糖利用有关,因此被认为是糖尿病胰岛素抵抗（抗性）的一个候选基因。本文比较了不同种生物这一基因家族的氨基酸和核苷酸顺序;推测了亲水性和疏水性分布;计算了蛋白质和核苷酸的进化距离,并在此基础上构建了分子进化树。研究表明：这一基因家族具有高度的同源性、极为相似的亲水性和疏水性分布以及结构的对称性。提示这一基因家族起源于一个共同的祖先并可能通过基因的重复而形成。这一进化机制可能有利于氨基酸结构的稳定及抵抗突变的作用。由于邻元法构建的进化树其分支长度存在差异,提示在这一基因家族的进化过程中,各分支上的进化速率并不相同。蛋白质进化距离和核苷酸进化距离所构建进化树的差异提示了在基因组中可能存在隐匿替换。两种方法构建的进化树都提示了ＧＬＵＴ１、３、４在结构和功能上要更为保守。