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。     

半矮秆基因brh1在大麦中的精细定位

选用从大麦、小麦和水稻中分离的RFLP标记 ,构建了大麦半矮秆基因brh1精细图谱。以快中子处理六棱大麦品种Steptoe的种子 ,从M2 代中选择出brh1突变体FN5 3。brh1是一个极易鉴别的形态学标记 ,通过对FN5 3×Morex的F2 代群体进行鉴定表明 ,brh1基因为隐性 ,前人通过BSA法将其初步定位在大麦第 1染色体 (7H)短臂上 ,靠近端粒区。这一区间还有一个控制秆锈病抗性的显性基因Rpg1。所以 ,brh1的精细定位不仅对研究其本身具有重要意义 ,同时 ,也为Rpg1的图位克隆和功能研究提供了更大的重组配子群体。定位实验全部以F2 中具有brh1特征的个体为对象完成 ,鉴定工作在苗期进行。在该精细图上 ,brh1区间长15 .2cM ,各标记间的平均距离为 0 .8cM。其中 ,大麦的cDNA克隆MWG2 0 74B与brh1共分离。 2 0 74A在靠近着丝点一侧 ,与brh1相距 0 .8cM。BCD12 9和R3139在定位群体内呈现与MWG2 0 74A共分离。CDO5 4 5位于端粒一侧 ,距离brh1为 0 .8cM。根据禾谷类作物基因组的共线性原理 ,CDO5 4 5成功定位在水稻的同源染色体即第 6染色体短臂brh1区间内。然而 ,由于在定位亲本间缺乏多态性 ,BCD12 9和MWG2 0 74的 2条主带A和B均未能定位在水稻的共线性区段内。推测MWG2 0 74的其他各带可能被定位在水稻的目标区间内 ,从而有     

禾本科植物大小基因组间在基因密度上的共线性与保守性

禾本科植物大小基因组间在基因密度上的共线性与保守性@BeatKeller$InstituteofPlantBiology!UniversityofZǖｒｉｃｈＺｏｌｌｉｋｅｒｓｔｒａｓｓｅ107,CH-8008Zǖｒｉｃｈ,Switzerland禾本科植物;;基因组;;基因密度;;共线性     

植物乳杆菌天然质粒系统进化和起源

【目的】为了探索植物乳杆菌天然质粒系统进化关系和起源。【方法】本文利用复制起始蛋白(replication initiation protein,Rep)系统进化树、基因组共线性、基因组GC含量和宿主范围分析方法,对植物乳杆菌75个天然质粒的系统进化关系和起源进行了详细和多角度的分析。【结果】首先,Rep系统进化树和基因组共线性分析结果均表明,植物乳杆菌所有天然质粒可以划分为6个进化关系亲密的家族、2个进化形态特殊的杂合质粒和1个独立进化质粒pLP2140。杂合质粒pMRI5.2、pLP12-1分别由家族1-2和5-6质粒融合形成,因此植物乳杆菌质粒可能起源于7个祖先。其次,基因组共线性分析可以将6个家族质粒进一步划分为17个进化关系更近的亚家族类群,并清晰、有效地揭示类群内质粒之间的系统进化关系。最后,基因组GC含量和宿主范围分析为植物乳杆菌质粒的系统进化关系和起源提供了进一步的证据。【结论】因此上述研究可以准确、有效地揭示植物乳杆菌天然质粒的系统进化关系和起源,这对植物乳杆菌天然质粒系统进化和起源的了解和研究具有重要的参考价值。通过Rep系统进化树和基因组共线性两种分析方法优缺点的比较和组合,我们提出了一种更加有效的研究思路和分析方法,同时这种方法很可能适用于所有细菌天然质粒,因此对于天然质粒进化和起源研究具有普遍的方法学意义。     

南瓜SWEET蛋白家族的全基因组鉴定与进化分析

SWEET(sugar will eventually be exported transporter)家族是一种新型的糖转运体,该家族基因在碳水化合物运输、发育、环境适应性和寄主-病原相互作用等多个过程中发挥着重要作用。为更好地了解南瓜发育的分子机理,该研究基于已知的南瓜基因组数据库,利用生物信息学方法对中国南瓜SWEET基因(CmSWEET)的系统发育树、基因结构、跨膜结构、保守基序、启动子预测、共线性预测和基因复制等进行综合分析。结果表明:共鉴定到21个CmSWEET基因,通过系统发育分析将21个CmSWEET基因分为4个亚族(I,II,III和IV),分别包含3、5、10和3个基因。此外,通过基因结构、跨膜结构域和保守基序发现CmSWEET在进化过程中是非常保守的。染色体定位结果显示,CmSWEET基因不均匀地分布在21条中国南瓜染色体中的13条染色体上,且在染色体Cm00、Cm01、Cm03、Cm05、Cm07、Cm09、Cm19和Cm20上不存在。启动子顺式作用元件分析显示,CmSWEET基因与植物激素(脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸和生长素)响应有关,也可能参与各种环境胁迫的响应。从系统进化发育树和基因共线性方面揭示了CmSWEET基因与印度南瓜SWEET(CmaSWEET)之间的进化关系。该研究在全基因组水平上系统地鉴定了中国南瓜中SWEET基因家族,为进一步了解中国南瓜和其他葫芦科作物SWEET基因提供了基础,也为进一步的功能分析提供了重要的候选基因。     

水产经济鱼类基因组大数据平台的构建与应用

水产经济鱼类是人类重要的蛋白质来源,对其基因组的研究在分子育种、分析水生生物进化等方面起到重要作用。目前,国内缺少分析水产经济鱼类基因测序数据的综合性数据平台。本文搜集并整理了20余种水产经济鱼类的基因组测序数据,并开发了水产经济鱼类基因组大数据平台。该平台包括数据存储、数据下载、数据分析,以及数据可视化展示等模块。通过该平台,用户可以快速检索鱼类基因的功能、表达水平、基因保守性以及共线性等。本研究开发的鱼类大数据平台将促进水产领域对鱼类基因组的分析。该大数据平台可通过IP 47.96.156.188访问。     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

乳酸菌基因组学研究进展

伴随着高通量测序技术的快速发展和测序成本的降低,越来越多的微生物基因组全序列测定得以实现,从基因组学的层面了解乳酸菌的遗传结构和组成,进而分析和掌握其生物学功能已经逐渐成为可能.迄今为止已经有22株乳酸菌的基因组完成测序并公开发表,还有至少12株测序工作仍在进行中.本文在分析相关文献和生物信息数据基础上,从乳酸菌基因组特点、代谢多样性、进化及共线性四个方面对乳酸菌基因组学研究进展进行了总结,旨在为乳酸菌研究和应用提供参考.     

甘蓝型油菜MADS-box基因家族的鉴定与系统进化分析

MADS-box基因家族参与调控开花时间、花器官分化、根系生长、分生组织分化、子房和配子发育、果实膨大及衰老等植物生长发育的重要过程。基于甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组测序数据,利用生物信息学方法对甘蓝型油菜MADS-box基因家族进行鉴定和注释及基因结构与系统进化分析。结果显示,在甘蓝型油菜中鉴定出307个MADS-box基因家族成员,根据进化关系可将其分为两大类型,I型(M-type)包含α、β、γ三个亚家族,II型(MIKC-type)包括MIKCC和MIKC*两个亚家族,MIKCC可进一步分为13个小类;甘蓝型油菜A基因组染色体上分布的MADS-box基因多于C基因组。在基因结构上,MIKC-type亚家族基因序列普遍比M-type长且含有较多的外显子;M-type亚家族蛋白序列中的motif数量为2–5个,MIKC-type亚家族蛋白序列中平均含有7个motif。拟南芥(Arabidopsis thaliana)与甘蓝型油菜MADS-box基因共线性分析结果显示,全基因组复制事件对MADS-box基因家族尤其是MIKC亚家族的扩张起重要作用;MIKC亚家族基因在进化过程中受到的选择压力约为M-type的2倍,这表明MIKC-type亚家族在进化过程中被选择性保留。     

线粒体型蛋白frataxin在家蚕微孢子虫中的鉴定与分析

[目的]Frataxin是铁硫簇相关蛋白,在线粒体代谢中起着重要作用.分析家蚕微孢子中该蛋白的结构特征,系统进化关系以及在孢子体内的转录翻译活性.[方法]基于家蚕微孢子全基因组序列,同源序列搜索获得该基因序列.进行蛋白二级结构比较,近缘物种共线性特征分析及系统进化树构建.此外构建pGEX-4T-1-Nbfra原核重组表达载体,转化E coli BL21(DE3)进行目的蛋白表达纯化,以此为抗原免疫小鼠,制备抗体,并与家蚕微孢子总蛋白进行Western免疫杂交.[结果]Nbfra蛋白缺乏进入线粒体的信号序列,功能区缺乏部分α-螺旋;frataxin基因在不同微孢子基因组中的分布具有共线性特征,表明其在基因组进化中非常保守.系统进化分析显示微孢子形成独立进化支,并且与高等真核生物近缘,说明微孢子在进化地位上比其它原虫更加高等,支持了微孢子虫是真菌的姊妹枝的进化地位假说.[结论]免疫杂交结果表明Nbfra基因家蚕微孢子虫中能正常表达与翻译.本研究为微孢子的分类地位及线体假说提供了重要的补充依据.