猪肌肉的转录组学研究进展

猪在中国的畜牧业及人类疾病的研究中有着不可或缺的作用,一方面猪提供了人类日常所需的肉类食物,另一方面在人类的器官移植方面的研究甚为广泛.因此,对于猪的各方面的研究都较为广泛,但在肌肉mRNA转录组方面涉及不深.转录组包括编码RNA和非编码RNA,根据测序结果,通过对不同品种的同位基因进行比较,用来分析相互之间的差异,进而分析不同的生物现象以及发病机制.利用这一特性,将国内外猪种的肌肉在生长过程中的编码RNA和非编码RNA进行研究,其潜在的意义是降低中国地方猪的脂肪含量.本综述旨在对转录组学、测序技术和转录组学研究以及猪基因的研究进行归纳,为进一步提高中国本土猪的瘦肉率提供了参考.     

利用基因组改组技术提高短杆菌素产量及其培养条件优化*

短杆菌素是一种广谱抗菌肽,对细菌和真菌均有较好的抑制作用,具有潜在的抗生素替代价值。通过对侧孢短芽孢杆菌fmb70进行紫外诱变、亚硝基胍诱变、常压室温等离子体诱变,获得3株短杆菌素产量提高的诱变菌株。随后以诱变菌株为亲本进行两轮基因组改组,获得融合子F₂-24,其短杆菌素产量为(340.5±16.35) μg/mL,是野生菌株fmb70短杆菌素产量的1.92倍。融合子传代5代后,该菌株短杆菌素产量无明显差异,说明菌株稳定性良好。最后对该菌株产短杆菌素的培养基和发酵条件进行优化,优化后的培养基为:4%蔗糖、2%牛肉膏、0.5%氯化镁,发酵温度30℃、培养24 h、培养基初始pH6.0。优化后的短杆菌素产量可达(442.45±9.58)μg/mL,是初始培养条件的2.50倍。     

玉米雄穗性状遗传结构与形成分子机制*

玉米为雌雄同株异花植物,其雄穗着生于植株顶部,雌穗腋生。雄穗一方面需产生足量花粉以保证雌穗授粉结实,另一方面由于对下部叶片的遮蔽作用和自身营养需求,其生长发育会同时影响叶片光合作用效率和能量分配,因此优化雄穗结构是提高玉米产量的重要措施之一。玉米雄穗性状包括雄穗分枝数、雄穗分枝长度、雄穗主轴长度、雄穗分枝总长度、雄穗分枝角度等,均为多基因控制的数量性状。自20世纪90年代,研究者开始利用数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位方法解析玉米雄穗性状遗传结构;随着玉米自交系B73等参考基因组释放,以及DNA微阵列、基因组重测序等高通量基因分型技术的日益成熟,全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)成为数量性状遗传研究的主流方法,目前已鉴定出大量玉米雄穗性状遗传位点。通过总结雄穗性状遗传定位研究结果,构建一致性图谱并挖掘定位热点区间,有助于进一步了解雄穗性状遗传结构特征及指导雄穗性状候选基因克隆。此外,通过对调控雄穗发育的已知基因进行功能分类,可为解析玉米雄穗发育的遗传网络和调控通路提供理论支撑。     

落叶松-杨栅锈菌基因复制事件及共线性分析

落叶松-杨栅锈菌是一种分布广且危害严重的林木病原真菌。了解基因组内发生的基因复制事件及基因组间的共线性关系,能为最终理解落叶松-杨栅锈菌适应性进化等生物学问题提供帮助。落叶松-杨栅锈菌全基因组水平上基因复制相关研究未见报道,共线性研究报道也较少。本研究利用落叶松-杨栅锈菌全基因组序列分析其基因复制模式。结果表明,落叶松-杨栅锈菌转座复制基因的数目远高于片段复制基因、串联复制基因及相邻复制基因。落叶松-杨栅锈菌基因组内不存在大规模的片段复制,且基因年龄法显示节点同义替换率分布图上没有峰形出现,推断该锈菌未发生全基因组复制。富集分析显示不同类型复制基因富集于不同的功能条目,如串联复制基因富集于碳水化合物的转运和代谢而转座复制基因富集于次生代谢物合成、代谢与分解。共线性分析显示落叶松-杨栅锈菌与松栎柱锈菌及小麦条锈菌的共线性程度均较低,3种锈菌间存在1个共同的共线性区域,该保守区域包含6个基因,其中1个可能编码小分泌蛋白的基因值得关注。     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

访花昆虫野蚜蝇线粒体基因组结构分析

野蚜蝇Syrphus torvus(Osten-Sacken)成虫具访花习性,是重要的传粉昆虫;幼虫捕食蚜虫,是蚜虫重要天敌之一.本研究通过高通量测序、组装拼接获得了完整的野蚜蝇线粒体基因组全序列(GenBank登录号:MW074962),其序列全长为16 444 bp,包含13个蛋白编码基因(PCGs)、22个tRNAs、2个rRNAs和D-loop区.野蚜蝇线粒体全序列A+T含量为80.6％,G+C含量为19.4％,表现出明显的A+T偏斜.除了 COXI、ATP8、ATP6和ND1的起始密码子为TTG,其它9个PCGs以ATN为起始密码子;COXI的终止密码子为不完整的T--,ATP6为TAG,其余11个PCGs的终止子为TAA.22个tRNAs的二级结构均为典型的三叶草结构,并预测了野蚜蝇rRNAs的二级结构.野蚜蝇D-loop区存在重复序列和茎环结构,22种蚜蝇科基因间隔区与重叠区具有6个保守区域.基于24个物种(22个蚜蝇科和2个缟蝇科)的PCGs序列,通过贝叶斯法(BI)和最大似然法(ML)构建系统发育树,结果显示,野蚜蝇和黑足蚜蝇Syrphus vitripennis互为姊妹种,支持了蚜蝇亚科Syrphinae的单系性,两种拓扑结构中管蚜蝇亚科Eristalinae均没有聚为一支.该研究结果丰富了蚜蝇科线粒体基因组学基本数据,为进一步深化蚜蝇科系统发育关系讨论提供了参考.     

濒危植物坡垒的叶绿体基因组特征及系统发育分析

了解濒危植物坡垒(Hopea hainanensis)的叶绿体基因组结构,对揭示龙脑香科植物的系统进化关系具有重要意义.本研究通过高通量测序技术对坡垒叶绿体基因组的结构特征及与其近缘种的系统进化关系进行了分析.结果 表明:坡垒叶绿体基因组具有典型被子植物叶绿体基因组的四分体结构,基因组全长151 795 bp,共注释得到124个基因,其中包括77个蛋白质编码蛋白基因(5个基因在反向重复区重复)、39个转运RNA(tRNA)基因和8个核糖体RNA(rRNA)基因.生物信息学分析表明,坡垒叶绿体基因组的密码子有19 662个,其中编码亮氨酸Leu的密码子数量最多,同义密码子使用度最高的是UUA/GCU/UCU.坡垒叶绿体基因组中鉴定得到94个SSR位点,其中3个以上核苷酸、三核苷酸、二核苷酸和单核苷酸的数目分别为7、4、24、59个.坡垒与龙脑香科其他植物叶绿体基因组全序列比较分析表明,其基因组大小、基因组成及排列特征相近,但也存在ycf1基因缺失现象.通过MEGA软件最大似然法分析比较锦葵目17种植物的叶绿体基因组,构建系统进化树发现,坡垒与龙脑香科新棒果香木(Neobalanocarpus heimii)亲缘关系相对较近,整个龙脑香科植物聚为一支.该研究丰富了坡垒的遗传信息,为构建龙脑香科植物的系统进化提供了新的材料,也为解决龙脑香科植物的分类问题提供参考.     

水稻资源开花期耐热性的全基因组关联分析

水稻在开花期对高温非常敏感,挖掘耐热种质并解析耐热性的遗传机制,有助于水稻的耐热性遗传改良。本研究选取205份国内外种质资源,在抽穗开花期对遇高温的稻穗进行标记,以高温下标记穗的结实率作为耐热指标,结合高密度SNP标记进行全基因组关联分析并初步预测候选基因。结果表明:不同水稻种质的耐热性差异明显,高温下的结实率最低为19.0%,平均值为64.0%,中位值为65.9%,最高值为86.6%,其中06-32、剪刀齐、娄早籼5号等17份种质的耐热性较强;全基因组关联分析共筛选到130个与耐热性显著关联的SNP标记,并鉴定到18个耐热QTL,其中6个QTL与已报道的耐热相关QTL共定位;qHT4-6与耐热性的关联度最高,根据该区间lead SNP的单倍型分类,G单倍型材料的开花期耐热性显著强于A单倍型材料,该区间附近有7个基因可能受高温调控。     

基于流式细胞术和K-mer分析的银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)植物基因组大小测定

金缕梅科(Hamamelidaceae)银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)仅包含银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)和波斯铁木(Parrotia persica(DC.)C.A.Mey.)两种落叶阔叶乔木,其中银缕梅是我国华东地区特有的Ⅰ级濒危珍稀保护植物,属东亚第三纪孑遗成分;其姊妹种波斯铁木则间断分布于伊朗北部,属北极第三纪孑遗植物类群。本研究首次利用流式细胞术和K-mer分析方法对银缕梅属两姊妹种的基因组大小进行了测定,建立和优化了以萝卜(Raphanus sativus L.‘Saxa’)为内标、WPB(Woody plant buffer)为细胞核解离液的两种植物单倍体基因组的DNA含量(DNA C值)流式测定的适宜体系,旨在为金缕梅科银缕梅属植物的全基因组测序、基因组学研究、种质资源开发和利用以及物种保育等提供前期基础数据参考;同时也可为金缕梅科其他属、种的基因组大小测定提供借鉴。主要研究结果如下:(1)通过流式测定银缕梅基因组大小约为971.45±13.91 Mb,波斯铁木基因组大小约为890.52±24.69 Mb;(2)K-mer分析估测银缕梅基因组大小为951.70 Mb,杂合率为1.740%,重复序列比例为77.50%;波斯铁木基因组大小为858.50 Mb,杂合率为0.695%,重复序列占74.30%;(3)银缕梅属于高杂合和高重复基因组,波斯铁木则属于微杂合和高重复基因组。本研究的结果为银缕梅属植物后续基于DNA三代高通量测序技术的全基因组测序、组装及去冗余处理等工作提供了重要的数据参考。     

基于TCGA数据库分析甲状腺癌基因表达谱

为分析甲状腺癌基因表达谱,筛选疾病相关的基因标志物。基于肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库中的甲状腺癌基因表达数据,运用R/Bioconductor统计平台进行数据处理与统计学分析。分别应用edgeR算法和limma算法选取肿瘤组织与对照组间倍数改变 > 2,P< 0.05的基因作为差异基因;进一步运用Medcalc统计软件进行受试者工作特征曲线(ROC)分析,鉴定出有诊断标志物潜在应用价值的基因标志物。通过两种运算方法筛选出甲状腺癌组织中存在着1 945个差异基因(上调基因1 033个,下调基因912个);根据差异倍数进一步鉴定出11个基因在肿瘤组织中表达上调,且对鉴别肿瘤组与对照组有较好的应用价值。本研究分析了TCGA中的甲状腺癌表达谱数据,鉴定出了与疾病诊断显著相关的差异表达基因,能够为探索疾病发生发展机制及寻找新型分子标志物提供依据。