miR-34基因家族的分子进化

根据miRNA基因在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的动物物种中搜寻参与哺乳动物早期发育调控的mir-34基因的同源序列,在33个不同的动物物种中获得了miR-34基因的54条同源序列,其中18条为新发现的序列。表明miR-34是高度保守的,广泛存在于后生动物中。目前发现的mir-34基因80%位于基因间隔区,少数位于蛋白编码基因的内含子区和3′UTR上。不同动物中,mir-34基因成熟序列的同源性为68%,前体序列为38.89%。在无脊椎动物中只有一个mir-34,而在几乎所有的脊椎动物中都有mir-34a,mir-34b,mir-34c,形成miR-34基因家族。系统进化分析表明,脊椎动物中miR-34基因家族是通过基因的串联和局部重复形成的,这个过程中伴随着个别碱基的变异。     

miR-124基因家族的分子进化与靶基因预测

MicroRNA (miRNA)是一类内源基因编码的长度约22个核苷酸的非编码单链RNA分子.依据其在进化中高度保守的特点,利用生物信息学方法在目前已测序的物种中搜寻在哺乳动物中枢神经系统特异表达的miR-124基因的同源序列.在80个不同的动物物种中找到了150条miR-124基因的同源序列,其中27条为新发现的序列.目前发现的miR-124基因中,除线虫cel-mir-124和小鼠mmu-mir-124-2位于内含子之外,其他均位于基因间隔区.不同物种中,miR-124基因成熟序列的相似性为89.54％,前体序列为41.98％.miR-124基因在大多数无脊椎动物中为单拷贝,而在脊椎动物中大多为多拷贝,表明从无脊推动物到脊椎动物进化过程中miR-124基因发生了重复.靶基因预测结果显示,在人、小鼠和大鼠等哺乳动物中mir-124大多靶位点也是保守的.     

miRNA-9基因家族进化分析及其靶基因预测

microRNAs(miRNA)是真核生物中一类长度约为21～25个核苷酸的非编码小分子RNA,在转录后水平调控基因的表达。该文在miRBase中搜索后生动物的mir-9基因序列。47个物种中共搜索到120条mir-9基因序列,说明mir-9基因家族广泛存在于不同物种中。基因定位显示86%的mir-9基因存在于基因间隔区(IGR),多序列比对发现miR-9基因家族成熟序列的第2位到第8位碱基以及第14位到第18位碱基为保守碱基。进化分析表明mir-9b和mir-9c可能是此基因家族最早出现的基因形式,即祖先基因。这些祖先基因经过串联重复、大片段重复、个别碱基的缺失及突变等方式形成了脊椎动物中miR-9-1至miR-9-7数个基因。分别采用四个miRNA靶基因预测软件对mmu-miR-9的靶基因进行预测,发现miR-9与神经系统发育、心肌系统疾病和跨膜运输系统等密切相关。该研究为今后进一步研究miRNA调控的神经系统发生和神经细胞生长与分化的机制奠定了基础。     

毛果杨 NLP 基因家族生物信息学分析与鉴定简

NLP基因家族是一类特殊的转录因子,豆科植物根瘤的形成依赖于该基因家族的存在,在非豆科植物中具有调节植物硝酸盐吸收以及同化的功能。通过对毛果杨（Populus trichocarpa）基因组的生物信息学分析,共鉴定出14个毛果杨NLP基因家族成员,这些成员具有低亲水性的特点,基因结构保守,都含有RWP-RK以及PB1两个保守结构域。通过细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。直系同源与旁系同源进化分析显示,NLP基因家族成员在漫长的进化过程中经历了严格的选择。染色体定位分析表明,毛果杨NLP基因家族成员坐落在毛果杨9条染色体之上,成员数量的扩增来自于杨柳科染色体自身的扩增事件。芯片数据分析结果显示,NLP基因家族成员在嫩叶,根和雄花中表达,部分基因在木质部以及种子萌发过程之中表达,但所有成员均不在成熟叶片中表达。     

京大戟hmgr基因家族3个保守区片段的克隆与分析

采用RT-PCR技术以及两条简并引物,以京大戟嫩叶总RNA反转录的cDNA为模板扩增3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的保守区片断。序列分析表明,所克隆的cDNA保守区序列长度为458 bp,而且同时得到了三个不同的核苷酸序列,分别命名为hmgr1、hmgr2、hmgr3。与之前得到的京大戟hmgr保守区片段的核苷酸序列的同源性分别为98.03%、96.29%、78.38%,推断的相应氨基酸序列的同源性分别为98.68％、96.71%和85.53%。推断这可能是该基因家族中的三个新的成员。而且同源序列比对发现,由这三个核苷酸序列推断的氨基酸序列与其它植物都有较高的同源性。种系进化树分析表明hmgr3与hmgr1、hmgr2及以前报道的京大戟的hmgr之间有较大的差别。     

不同寄主植物的烟粉虱（Bemisia tabaci）内共生菌传毒相关GroEL蛋白的一致性

通过对7种寄主植物上B型烟粉虱北京种群的内共生菌传毒相关groEL基因进行PCR扩增和测序,结合已有的相关序列,构建了groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树。结果表明：烟粉虱内共生菌产生的groEL基因是一个非常保守的基因,北京不同寄主植物的烟粉虱内共生菌与Israel B型烟粉虱内共生菌的groEL基因亲源关系非常近,位于同一进化分支,其编码的GroEL蛋白的分子系统树也基本上是一致的。不同物种的groEL基因及其编码的GroEL蛋白分别位于不同的分支,说明groEL基因及其编码的GroEL蛋白的分子系统树可以用于分析物种间的进化关系。氨基酸序列比较表明：烟粉虱内共生菌GroEL具有原核GroEL的保守氨基酸、ATP酶活性位点、多肽结合位点和GroES连接位点,为典型的hsp60。不同来源烟粉虱内共生菌GroEL有少数几个保守氨基酸发生了置换,可能不是GroEL功能的重要位点。说明在容易变异的细菌基因组中,groEL基因为了维持其正常重要的生理功能,会通过保持功能位点的稳定性来应对不同生态因素的影响。     

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。     

Sox1基因在爪蟾早期发育中的时空表达图式

克隆了非洲爪蟾的Sox1基因并研究了它在非洲爪蟾早期发育过程中的时空表达图式，比较了Sox1—3基因在发育的脑和眼中的表达图式。序列比对分析显示Sox1—3蛋白在其HMG框结构域具有高度的保守性。通过RT-PCR方法分析了Sox1基因在爪蟾早期不同发育时段的表达情况，结果显示Sox1基因从未受精卵到尾芽期均有表达，但表达强度有所差异。原位杂交结果显示，在早期卵裂阶段和囊胚期，Sox1基因主要在动物极表达；从神经板期开始，Sox1基因主要在中枢神经系统和眼原基中表达。在蝌蚪期，Sox1与Sox2、Sox3在脑部和眼睛的表达区域有所不同。对于爪蟾Sox1基因时空表达图式的研究将有助于阐明SoxB1基因家族在脊椎动物神经系统发生过程中的作用。     

12个物种miR-302基因簇的生物信息学分析

很多microRNA (miRNA)基因在基因组上聚集排列形成miRNA基因簇.miRNA基因簇在进化上较为保守,有其特殊的生物学意义.miR-302基因簇在胚胎干细胞中特异表达,对胚胎干细胞的自我更新和多潜能维持有重要的作用.本文采用miRBase数据库查询和BLAST同源搜索方法共搜寻并分析了12个物种的miR-302基因簇.生物信息学分析表明,这些物种miR-302基因簇均位于LARP7蛋白基因的内含子区,但转录方向与LARP7基因转录方向相反.序列相似性分析显示,同一物种miR-302簇成员间以及不同物种相应miR-302簇成员间相似性均较高.进化分析表明,基因复制可能是miR-302基因簇进化的主要驱动力.     

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。     

丹参咖啡酸-O-甲基转移酶基因(SmCOMT1)的克隆及其分析

依据丹参转录组数据库得到的咖啡酸-O-甲基转移酶基因序列设计特异性引物,采用RT-PCR方法从丹参分离得到一个新的COMT基因,命名为SmCOMT1(GenBank注册号为JF693491）。该基因cDNA全长1 158 bp,包含一个长为1 095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。SmCOMT1 gDNA序列长2 275 bp,包含4个外显子和3个内含子。序列分析结果表明,SmCOMT1编码的多肽具有COMT的序列保守元件,与同科植物罗勒COMT编码的多肽高度同源,同源性达到89%。系统进化树分析表明,SmCOMT1与双子叶植物的COMT亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,SmCOMT1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其中茎中的表达量最高,并且其表达受茉莉酸甲酯和病原菌的诱导,显示SmCOMT1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

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。     

金鱼Prox1基因cDNA的克隆及其在眼睛发育中的表达分析

脊椎动物的Prox1基因，与果蝇的转录因子prospero同源。为了探讨Prox1基因在金鱼眼睛发生过程中的表达图式，我们从金鱼眼睛SMART库中克隆了Prox1 cDNA。它全长共2 851bp，编码739个氨基酸。组织分布研究表明，Prox1主要分布于眼、脑、心、肝、脾和肾中。整体原位杂交显示，Prox1 mRNA首先是在晶体期的晶体原基中有转录，心跳期则在未成熟晶体的细胞中和视网膜的幼芽区可以检测到。晶体纤维形成后，它主要定位于视纤维层和内网织细胞层。免疫组化显示，心跳期Prox1蛋白的定位与mRNA相同，晶体纤维形成以后，Prox1蛋白主要定位在晶体上皮细胞内侧的晶体纤维上一个环状区域，与Prox1 mRNA的定位不同。这说明，Prox1 基因在晶体发生过程中有重要作用，且在晶体的不同发育时期起的作用可能有所不同。另外，Prox1在晶体发育过程中有一个从内向外的变化过程。     

甜菜ATP合酶β亚基基因atpB的克隆、序列分析及进化

atpB基因编码ATP合酶β亚基,是光合作用中的重要基因。ATP合酶是生物体内能量代谢的关键酶,参与氧化磷酸化和光合磷酸化反应。利用植物叶绿体基因组在进化过程中高度保守的特点,根据已知植物烟草、水稻和菠菜等的叶绿体基因组全序列,设计并合成了一对引物,以甜菜叶绿体DNA为模板,PCR扩增得到包含atpB 完整基因（GenBank登录号为 DQ067451）在内的一段序列,测序与序列分析表明：该克隆片段全长2 293 bp,其中包括有1 497 bp的编码区序列,推测编码498个氨基酸。同源性比较,该克隆基因与烟草、菠菜、油菜、水稻atpB基因的核苷酸序列同源性分别为90.92%、95.79%、87.71%和86.37%,推测的氨基酸序列同源性分别为94.58%、97.19%、92.17%和91.97%。同时,建立了几种植物的氨基酸序列系统进化树。     

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。     

miR-92a家族与肿瘤关系的研究进展

miR-92a家族基因是由miR-25、miR-92a~1、miR-92a~2和miR-363等序列相似、结构相仿、种子区序列相同的微小RNA(microRNAs)组成,它们分别来自在进化过程中高度保守并互为旁系同源序列的miR-106b~25、miR-17~92和miR-106a~363基因簇。目前研究认为,miR-92a家族基因是一组与血管内皮细胞形成有关的miRNAs,其表达紊乱与肿瘤的发生发展密切相关。就miR-92a家族基因及其靶基因与肿瘤关系的研究进展进行综述。     

朵丽蝶兰 MADS-box 基因 DtpsMADS1 的克隆与表达特性简

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花器官发育和开花在内的多种发育进程。为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从朵丽蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因,该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp 5′UTR,一个738 bp的开放阅读框(ORF)和185 bp 3′UTR,共编码245个氨基酸。序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS1,GeneBank登录号为JQ065097。实时荧光定量PCR检测结果显示：DtpsMADS1具有明显的组织表达特异性;在根和叶中,DtpsMADS1在花前期和花后期表达量较高;苗期和盛花期表达量较低;DtpsMADS1在花葶中的表达趋势与根和叶相似;而在花器官中,DtpsMADS1只有痕量表达。由此推断,DtpsMADS1可能参与开花进程调控,而不参与花器官的形态建成。     

基于nrDNA GapC基因内含子序列的资源冷杉遗传多样性研究

通过nrDNA GapC基因内含子序列的测序和分析,揭示资源冷杉遗传多样性水平和种群分化的强弱并推断其进化历史。资源冷杉3个种群的34个个体共获得70条GapC基因内含子序列,有8个核苷酸变异位点,鉴别出12种单倍型。银竹老山、大院和舜黄山种群分别有10种、6种和7种单倍型;有7个个体得到了2种以上的单倍型。资源冷杉物种水平的单倍型多样性（h）为0.817 0,种群的在0.683 3～0.883 1之间;物种水平的核苷酸多样性（π）为0.003 90,种群的在0.002 63～0.003 82之间。种群遗传分化研究结果（G_st=0.103,p<0.05）说明种群间存在显著的遗传分化,分子方差分析（AMOVA）结果也证明虽然大多数的核苷酸多态性（88.64％,p<0.001）来源于种群内个体间的变异,但是仍有显著性比例存在种群间（11.36%,p<0.05）。Tajima’s D、Fu &; Li’s D、Fu &; Li’s Fs中性检验结果都表明资源冷杉在物种和种群水平上都不拒绝中性进化。资源冷杉单倍型的谱系没有出现地区特异性谱系分支,核苷酸不配对分析（mismatch analysis）结果表明没有发生近期的群体扩张,资源冷杉的N_st（0.131）与G_st（0.103）没有显著性差异（p>0.05）,表明种群没有明显的地理结构。推测现存资源冷杉是相对较近的时间内片断化的产物。     

斑茅δ-OAT基因克隆及其序列分析

利用RT-PCR和RACE技术从斑茅（Erianthus arundinaceus）中分离出编码鸟氨酸-δ-氨基转氨酶基因的全长cDNA序列,序列全长1 680 bp,编码454个氨基酸。通过对哺乳动物、高等植物、微生物的δ-OAT基因编码的氨基酸序列进行同源比对,发现斑茅δ-OAT基因同其近缘属植物甘蔗的同源性最高（87%）,同其他高等植物的同源性次之（约为70%）,而同动物的同源性最低（约为60%）。在斑茅δ-OAT基因编码的氨基酸序列的5′端未发现线粒体定位序列,同甘蔗δ-OAT基因一样。斑茅δ-OAT基因具有完整的鸟氨酸转氨酶功能区rocD。利用定量RCR（real-time PCR）对30%PEG胁迫下的斑茅δ-OAT基因表达量进行研究,结果表明δ-OAT基因在胁迫12 h表达量达到最高,约为对照的4.1倍;胁迫2 h δ-OAT基因表达量反而有所降低。     

番茄泛素蛋白基因LeEBF1和LeEBF2的克隆表达分析

通过RACE和RT-PCR方法从番茄中克隆了LeEBF1（EIN3 binding F-box protein 1）和LeEBF2（EIN3 binding F-box protein 2）的全长cDNA序列,两个基因LeEBF1、LeEBF2全长分别是2 866和2 891 bp,对序列的分析表明,它们的开放阅读框分别是1 911和1 995 bp,编码区编码637和665个氨基酸残基,在氨基端含保守的F-box区域和在羧基端有14个亮氨酸重复单位,通过BLAST软件和DNAMAN分析表明这两个基因的氨基酸序列与拟南芥EBF1和EBF2有58.6％相似,同时又与其他物种的EBF蛋白的F-box区域比较有24.4％到73.2％的相近。Northern杂交指出：LeEBF1与LeEBF2在野生型和Nr的幼叶中的表达量高于成熟叶;当在果实发育期,LeEBF1与LeEBF2在青果期的表达量相比其他时期要弱。初步结果表明,LeEBF1与LeEBF2可能在番茄的生长发育中起着重要的作用。