我国2009年新分离乙脑病毒全基因组序列特征研究

本研究对我国2009年新分离的两株乙脑病毒进行全基因组序列测定和分析,以了解病毒全基因组分子特征。通过RT-PCR和核苷酸序列测定方法获得病毒全基因组序列,采用ClustalX、DNASTAR、MEGA等生物学软件完成核苷酸序列及氨基酸序列分析和系统进化分析等。研究结果显示,新分离两株乙脑病毒YN0911和YN0967株基因组全长均为10 965个核苷酸,编码3 432个氨基酸。这2株乙脑病毒之间核苷酸同源性为98.7%,氨基酸同源性为99.8%。与国际乙脑病毒流行株相比,核苷酸同源性为83.5%～98.9%,氨基酸同源性为94.8%～99.7%。与乙脑病毒疫苗株SA14-14-2相比,在E蛋白有13个氨基酸差异位点,但都位于抗原关键位点之外。这2株病毒在3′UTR区域存在11nt缺失。基于C/PrM区段、E基因、全基因组系统进化分析结果均显示新分离2株乙脑病毒为G I乙脑病毒,并且和越南、四川、贵州、广西以往的分离株遗传进化关系较近。本研究提示我国新分离的2株乙脑病毒均为G I乙脑病毒,决定病毒毒力的关键氨基酸位点未见明显变化。     

甲型流感病毒基因组进化事件检测软件的实现

目的 流感病毒通过跨宿主迁移和基因组重配作用等进化事件引起抗原转换是造成流感大流行的主要原因;传统上利用系统发生树通过进化分析检测这些事件,而进化分析过程复杂并且算法参数较难设定.方法 作者曾提出了一种利用基因型谱检测甲型流感病毒基因组进化事件的新方法,弥补了进化分析的这些缺陷.在本文中,利用C++ Builder开发工具在Windows平台上实现了基因型谱分析方法.结果 利用甲型流感病毒进化事件检测软件,可以快速的检测跨宿主迁移和基因组重配作用等甲型流感病毒基因组进化事件.结论 甲型流感病毒进化事件检测软件可以作为流感病毒疫情监测控制中进化分析的辅助工具,无论在病毒基因组进化的基础研究和疾控实践中都将具有很强的应用价值.     

脊椎动物基因组进化原因的争论

脊椎动物基因组进化原因的争论马德如（南开大学生命科学学院分子生物学研究所,天津３０００７１）关键词基因组进化７０年代以来,Ｂｅｒｎａｒｄｉ等发现在温血脊椎动物（鸟类和哺乳类）与冷血脊椎动物（鱼类、两栖类、爬行类）间基因组的结构特点有明显不同。温血脊椎...     

葡萄、桃和可可基因组的进化分析

本研究以葡萄、桃和可可为研究对象,基于比较基因组学,利用基因同源共线性方法对基因组内的结构和基因组间同源信息进行比对分析,确定了物种基因组内和基因组间的同源片段。通过统计3个物种基因组间的同源共线基因的保留情况发现,葡萄基因组的保留情况最好,桃次之(为73.4%),可可最差(为68.9%),其丢失均可能是由于双子叶植物共有的三倍化导致基因组稳定性遭到破坏。另外,共线基因间的同义核苷酸替换率的频数分布证实,葡萄、桃和可可仅经历过一次古老的全基因组三倍化,并未经历最近的全基因组加倍,且可可基因组进化最快,葡萄基因组进化最保守;3个物种的分歧时间分别为:葡萄(~110 Mya)、可可(~90 Mya)、桃(~80 Mya)。本研究将为3个物种及双子叶植物基因组的结构、功能和进化等研究提供重要的理论依据。     

中国6株狂犬病病毒街毒株全基因组测序与分析

实验研究中对分离于中国的6株狂犬病病毒街毒株进行了全基因组测序,对基因组的5个结构基因(N、P、M、G和L)的核苷酸和推断的氨基酸序列以及非编码区序列进行了分析与比较,并与来自GenBank的40株毒株从全基因组水平进行了分子进化分析。所测6株中国狂犬病病毒街毒株的全基因组核苷酸序列长度介于11 907 nt(CQ92)和11 924 nt(SH06和gg4)之间,基因组结构相同,用全基因组和不同的结构基因构建的进化树拓扑结构相似,基因组3′和5′末端高度保守而且末端11个核苷酸互补配对,5个结构基因的保守性依次是NLMGP,核苷酸同源性的最小值依次分别是81.9%、81.7%、80.7%、78.3%和76.7%。     

密码对的使用与基因组进化

以5种真核、20种细菌、10种古菌生物的基因组为样本,分析了编码序列中密码对和基因间序列中三联体对的相对模式数随频数的分布,验证了这种分布符合Γ(α,β)分布。发现分布形状参数!值与生物基因组进化存在明显的相关性;编码序列与基因间序列的进化方式截然不同。随着进化,编码序列的分布形状逐渐向随机分布靠近(α值逐渐增大)。而对基因间序列,古菌与真核生物的分布形状接近,与细菌的分布相差明显。     

原核生物基因组三核苷酸转移概率偏倚的物种特异性及致病关联性

作为DNA序列的重要组成特征,基因组寡核苷酸使用模式及其偏倚的研究已被广泛应用于原核生物基因组的分析。然而,关于寡核苷酸使用模式的偏倚是否具有种群特异性并反映种群的功能这一问题,尚未阐明。我们基于一阶马尔可夫链模型,提出了一个度量寡核苷酸使用模式偏倚的新指标——基因组三核苷酸(trinucleotide,tri-)转移概率偏倚(transition probability bias,TPB)特征向量,或称之为三核苷酸转移概率最大偏倚分布,并分析比较了727条有代表性的原核生物基因组序列tri-TPB特征向量。结果表明,基因组tri-TPB特征向量具有物种特异性,亲缘关系越近的物种,它们的tri-TPB特征向量越相似;同种内的不同菌株具有几乎完全相同的tri-TPB特征向量,并且不依赖于基因组的GC含量;此外,基因组tri-TPB特征向量的相似性与菌株的致病性特征相关。本研究结果为基于全基因组寡核苷酸组成和分布信息的物种及其致病性进化分析提供了新的思路和方法。     

东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡线粒体基因组序列测定与分析

喜马拉雅雪鸡属国家二级保护动物,是生存海拔最高的鸡类,同时在维持生态平衡和鸟类高海拔适应性研究中具有重要的科研价值。本研究以东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡为研究对象,采用直接测序法,拼接组装获得该物种线粒体(mtDNA)全基因组序列,对mtDNA全序列进行注释和结构分析,并选择GenBank已提交的鸡形目鸟类mtDNA序列,利用邻接法构建系统发育树,为该物种的有效保护和开发利用提供分子水平的依据。结果表明:喜马拉雅雪鸡的mtDNA全长为16 691 bp,基因种类、数量及排列顺序与鸟类线粒体基因典型排列顺序一致。基因组核苷酸含量为A:30.2%;T:23.9%;C:32.2%;G:13.8%;(A+T)含量(54%)略高于G+C (46%)含量,AT-skew为0.116 7,有一定的碱基偏好。在本研究中,东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡起始密码子以ATG为主,终止密码子以TAA为主。预测了22个tRNA的二级结构,均能形成典型的三叶草结构,共有错配25处,以GU错配为主,喜马拉雅雪鸡tRNASer (UCN)基因比藏雪鸡的tRNASer (UCN)基因多出3个碱基;系统发育树构建表明雪鸡与鹌鹑关系最近,我们发现东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡与甘肃阿克塞自治县喜马拉雅雪鸡形成两个独立的进化支。     

XJ-160病毒为辛德毕斯病毒新亚型

ＸＪ－１６０病毒是我国首次分离的辛德毕斯病毒,在对其全基因组核苷酸序列测定的基础上,对病毒基因组序列、病毒同源性和病毒系统进化等进行了较为详细的分析,结果表明：ＸＪ－１６０病毒具有典型的甲病毒属德毕斯病毒的序列特征。该病毒ｎｓｐ３蛋白基因中１１处制失及两处插入（４５１７￣５４８５）,涉及９０年核苷酸。核苷酸序列的系统进化分析表明,ＸＪ－１６０病毒属于辛德毕斯病毒欧洲／非洲亚组。病毒全基因组核苷酸序     

比较基因组学在哺乳动物进化研究中的应用

哺乳动物经过长期进化,使其基因组在结构和功能上存在着明显的差异,构成了表型进化的基础。随着人类、部分哺乳动物基因组测序的完成,以比较基因组学为主要研究手段的哺乳动物进化研究应运而生,从而为在基因组水平上深入认识哺乳动物进化关系、揭示生命的起源和进化提供依据。对比较基因组学的主要研究方法进行了综述,进而探讨其在哺乳动物进化研究中的应用,并对哺乳动物比较基因组学的发展进行了展望。     

昆虫基因组大小及其进化

基因组是物种遗传信息的集合,其大小是研究基因组进化、结构及功能的重要参数之一。本文介绍了测定基因组大小的方法,简述了基因组大小的进化假说及分子机制,综述了近年来昆虫基因组大小的研究进展,尤其是昆虫基因组大小变化的相关影响因子。总体而言,昆虫基因组大小变化是一个复杂的过程,与转座子的活性有密切的关系,是基因组序列丢失和获得两种过程平衡的结果。基因组大小的变化仍在不断地进化中,其对生物造成的影响是剧烈的,因此对昆虫的表型特征产生了重要的影响,但影响的程度和关系在不同的类群有明显的差异,表现出一定的随机性,目前尚未总结出明显的规律。昆虫是生物多样性最为丰富的动物类群,是研究基因组大小进化的最佳材料,随着越来越多的昆虫基因组被测序公开,对昆虫基因组数据进行深入分析,有利于破解基因组大小进化的"C值之谜",可为生物基因组大小的研究提供重要参考。     

基于全基因组从头测序技术盐肤木叶绿体基因组的测序分析

盐肤木是一种重要的经济树种,可为医药和工业染料提供原料。盐肤木具有较强的抗旱、耐寒、耐盐,可在温带、暖温带和亚热带地区生长。本研究首次对盐肤木叶绿体基因组进行从头测序(de novo sequencing)组装研究。结果表明,盐肤木叶绿体基因组长度为159082 bp,具有典型的四部分结构,两个单拷贝区被一对反向重复区分隔。LSC和SSC的长度分别为85394 bp和18663 bp。叶绿体基因组总共编码126个基因,其中包括88个蛋白编码基因,8个rRNA基因,30个tRNA基因。在叶绿体基因组中,61.97%的序列为基因编码区。在盐肤木叶绿体基因组中,只有8个基因含有内含子,除ycf3基因(2个内含子)外,其余均含有1个内含子。盐肤木叶绿体基因组总共存在755个SSR位点。SSR主要由二核苷酸和单核苷酸组成,分别占60%(453)和28.74%(217)。聚类分析结果表明,漆树科与盐肤木最为接近,其次为槭树科和无患子科。本研究为盐肤木的分类提供了分子基础。本研究是关于盐肤木叶绿体基因组的首次报道,对了解其光合作用、进化和叶绿体转基因工程具有重要意义。     

进化基因组学

进化基因组学是一门刚刚起步的新兴学科,在诞生以来的10余年里取得了巨大的进展。通过基因组数据的比较诠释基因功能、研究生物进化,和通过分析新基因起源研究基因组本身的进化是进化基因组学研究的两大主要内容。它的诞生在生物学各分支学科都产生了巨大的影响,今后必将在人类理解生命起源和发展的过程中发挥越来越重要的作用。     

天津市致病毒性脑炎柯萨奇病毒B组5型全基因组序列分析

肠道病毒是我国病毒性脑炎(Viral encephalitis,VE)的主要病原体。本文研究对4株引起VE的天津柯萨奇病毒B组5型(Coxsackievirus B5,CV-B5)分离株进行Illumina MiniSeq高通量测序,并对其全基因组特征、进化及重组特点进行分析。结果提示,4株CV-B5天津分离株的全基因组核苷酸和氨基酸序列同源性分别为84.5%~100.0%和98.1%~100.0%,与国内流行株的全基因组核苷酸序列同源性为83.2%~96.5%,氨基酸序列同源性为96.4%~99.4%。基于全基因组的系统进化分析将CV-B5流行株分为A-D四个基因型,其中天津与国内流行株均属于C基因型。C基因型进一步分为3个进化分支,而天津分离株处在两个不同的分支上。基于基因组各区段序列的系统进化与SimPlot重组分析结果显示,天津分离株15-39N、15-41N与埃可病毒30型(Echovirus 30,E-30)原型株在P3区3B、3C、3D区域均检测到重组信号。本研究有助于了解CV-B5的全基因组特点和重组规律,为相关疾病的防控提供依据。     

利用肝脏转录组数据分析地山雀的适应性进化

肝脏是生物新陈代谢的重要器官。为了探究青藏高原特有鸟类地山雀(Parus humilis)如何适应低温、低氧等恶劣环境,我们对其肝脏转录组数据进行分析,并结合斑胸草雀基因组数据进行了比较研究。结果显示,地山雀肝脏转录组中的大部分高表达基因都直接参与机体的新陈代谢活动;通过与斑胸草雀基因组数据进行比较,对筛选出的214个快速进化基因进行代谢通路的功能富集,发现多数基因富集到与能量代谢、免疫反应和消化相关的通路上。本研究表明,高表达基因的功能一方面验证了肝脏是机体新陈代谢的主要场所,参与胆汁分泌、脂肪酸的转化及解毒等多项生理活动;另一方面也说明这些高表达基因对于维持肝脏的正常功能是必要的。快速进化基因的功能富集分析揭示了地山雀中与能量代谢、免疫反应和食性等相关的基因受到自然选择压力的影响而发生了适应性的快速进化。     

虱目裂化线粒体基因组研究进展

虱目是哺乳类和鸟类体表的专性寄生虫。在虱科、阴虱科、长角鸟虱科和兽羽虱科的某些寄生虱种中发现了线粒体基因组裂化现象, 其线粒体基因组裂化成了多个环状的线粒体染色体, 如体虱(Pediculus humanus)、头虱(pediculus capitis)和阴虱(Pthirus pubis)的线粒体基因组分别裂化形成20个、20个和14个微环染色体。微环染色体可能是基因删除和同源重组的结果, 关于线粒体基因组裂化的具体原因和机制, 目前并不清楚, 推测可能是进化选择或随机遗传漂变的结果或与线粒体单链DNA结合蛋白的缺失有关。鉴于线粒体基因组裂化研究对于深入理解线粒体的起源和进化方面具有重要意义, 文章以虱目裂化线粒体基因组为主线, 列举了动物裂化线粒体基因组和裂化特征, 阐述了虱目裂化线粒体基因组的研究现状, 分析了虱目线粒体基因组裂化的类型、原因和机制, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

臭柏叶绿体基因组结构与系统进化分析

以臭柏为研究材料,利用高通量测序技术对臭柏的叶绿体基因组进行测序,分析了臭柏叶绿体基因组结构特征及系统进化关系。结果表明:(1)臭柏叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区和2个反向重复区构成,但反向重复区只有261bp;基因组全长157 739bp,包含119个基因,即82个蛋白编码基因、4个rRNA基因和33个tRNA基因,其中trnI-CAU和trnQ-UUG基因有2个拷贝,其他基因均为单拷贝,且多拷贝基因中仅trnQ-UUG位于反向重复区。(2)生物信息学分析表明,臭柏叶绿体基因组共有42 579个密码子,其中编码亮氨酸Leu的数量最多,相对同义密码子使用度最高的为AGA/UUA;在臭柏叶绿体基因组中共预测到47个SSR位点,单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸数目分别为38、1和3个;臭柏与其他刺柏属植物相比较,其基因组大小、基因组成及GC含量相近。(3)采用RAxML软件最大似然法对杨柳科、松科、蔷薇科和柏科等共31种植物构建的系统进化树表明,臭柏与刺柏属内Juniperus bermudiana亲缘关系相对较近,整个刺柏属植物分支为单系类群。该研究丰富了臭柏的遗传信息,为臭柏种质资源评价和保育、分子育种、SSR分子标记的开发、遗传多样性和群体谱系地理研究等奠定了理论基础,同时也为构建柏科植物的系统进化提供了支持。     

侵染白术的大豆花叶病毒的全基因序列测定及分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)是影响大豆产量与质量的重要病原体,且自然寄主范围窄。本研究对疑似感病白术叶片进行非序列依赖性扩增(sequence-independent amplification,SIA)检测,结果表明,感病白术为SMV侵染,并命名为SMV-Am。为明确其基因组结构特征及系统进化关系,本研究利用双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)提取、RT-PCR及RACE技术对其进行全基因组扩增,并进行生物信息学分析。结果表明,SMV-Am基因组全长9 587 nt,具有显著的马铃薯Y病毒属(Potyvirus)基因组结构特征;核苷酸与氨基酸序列相似性分析表明,SMV-Am与来自中国的SMV-Liaoning分离物相似性最高,核苷酸与氨基酸序列相似性分别为96.57%和98.86%;系统进化分析也显示与SMV-Liaoning分离物亲缘关系最近;对SMV-Am蛋白序列进一步分析发现,存在与功能位点相关的氨基酸突变,经I-TASSER和PyMOL软件进行蛋白建模分析,发现SMV-Am的P1、HC-Pro、P3、6K2、NIa-Pro、NIb蛋白结构均发生不同程度的变化,且P1蛋白最明显;重组分析结果显示,在SMV-Am基因组的6 560~8 950 nt位置存在重组事件,其主要亲本和次要亲本分别为SMV-XFQ012(GenBank登录号:KP710875.1)和SMV-pCB301-SC15(GenBank登录号:MH919386.1)。这是SMV侵染白术的首次报道,研究结果有望为防范SMV病害在白术上爆发流行以及防治提供科学依据。     

灵长类比较基因组学的研究进展

随着人类和黑猩猩全基因组测序工作宣布完成,以及其他灵长类基因组测序工作的逐步开展,目前已经积累了大量的灵长类基因组数据,一个崭新的研究领域——灵长类比较基因组学应运而生。该文主要通过对人类和其他非人灵长类系统关系和基因组结构的比较,从系统进化、基因组结构和基因表达调控等方面评述该领域的研究进展,阐述人类、黑猩猩与其他非人灵长类之间的主要生物学差异,揭示人类进化的生物学机制。     

支原体基因组中ori和ter位点的松弛平衡

支原体(Mycoplasma)是一类没有细胞壁的特殊细菌, 其基因组较小, 公认支原体经历了较大规模的消减进化. 在消减进化中基因组复制起点(ori)和终点(ter)之间的平衡很可能被破坏. 由于支原体基因组中的复制起点和终点用常规方法如GC Skew等不易确定, 因此本研究采用Z曲线检加以测, 并据此计算出支原体基因组中复制起点和终点的距离. 我们发现, 支原体基因组多数处于不平衡的状态. 这可能是由于支原体的特殊生存环境所致. 在其生存环境中, 竞争压力较小, 基因组无需快速复制以争夺生存资源, 从而在长期进化后复制起点和终点之间失去了平衡.