获取生物物种名录信息的R程序包SP2000

物种名录为衡量区域和全球生物多样性提供了数据基础。随着互联网的兴起与发展, 人们将地球上已知的动物、植物、微生物等类群的物种名录信息存储到公共数据平台中, 并对物种名录进行快速及时地更新, 这极大地促进了分类学、保护生物学和宏观生态学等学科的发展, 成为政府或国际组织开展物种保育现状评估、红色名录编撰和生物多样性保护的重要依据。物种2000中国节点(http://www.sp2000.org.cn)和Catalogue of Life网站(http://www.catalogueoflife.org)分别是中国和全球最大的生物物种名录数据平台, 截至2020年6月4日, 其收录的物种数分别为122,280种和1,829,672种。然而这些数据平台仅提供物种查询、检索、下载等基本功能, 难以满足使用者准确、快速地批量获取所需生物物种名录数据信息的需求, 制约了这些大数据平台在生物多样性研究和保护中的作用。因此, 我们选取R语言开发了程序包SP2000, 旨在帮助用户批量获取中国或全球生物物种名录信息。该程序包具有跨Windows、MacOS、Linux等多个系统运行、操作便捷、代码开源等特点。为了方便用户使用, 本文详细介绍了SP2000的基本原理、特点及使用指南, 包括程序包的下载、安装、运行和参数设置等。     

石刁柏EST序列中微卫星分布特征分析

目的:开发新型石刁柏EST - SSR分子标记和开展相关的分子生物学研究.方法:利用EST - trimmer、Repeat Masker、SSRIT等生物信息学分析工具对石刁柏EST数据库中的EST序列进行去除poly A/T尾,载体、重复序列和低质量序列处理,并对EST序列中SSR分布特征进行了分析.结果:在NCBI数据库中下载的8 565条石刁柏EST序列中,重复次数超过5次的SSR共有610个,其中分布于601～ 800bp的EST - SSR标记最多,共464个,占SSR总数的77.33％;主要SSR重复基元类型是二核苷酸,共426个,占SSR总数的69.84％,其次是三核苷酸占SSR总数的29.18％.四核苷酸和五核苷酸的SSR仅各3个.结论:石刁柏EST中存在丰富的SSR信息,其中二核苷酸的AG/TC、GA/CT以及三核苷酸的CTT/GAA是SSR主要的重复单元.     

微生物基因组的生物信息学研究平台的建立*

随着人类基因组计划及其它测序工作顺利进行,人们已经得到了大量的基因序列。如何阐明这些序列的功能和意义,是功能基因组学的主要任务。生物信息学和比较基因组学为加速这一进程提供了有利的工具。该研究建立了对已经完成全基因组测序和部分测序的25种细菌的基因组的生物信息学研究平台,提供了WEB形式的服务(http://202.116.74.108)。25种细菌的全基因组蛋白质序列可以在NCBI的ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/geabank/genomes/bacteria下载。该系统可以按照基     

狗Toll样受体5基因的克隆与序列分析

[目的]克隆狗TLR5基因,应用生物信息学软件对其进行结构和功能的预测分析。[方法]依据Gen Bank中已公布的狗TLR5基因的CDS区设计出特异性引物。PCR扩增获得狗TLR5目的基因,并构建重组质粒p CR2.1-Dog TLR5,测序正确后应用生物信息软件分析其序列特征。[结果]克隆得到的基因序列与Gen Bank中登录的狗TLR5(NC 006620.3)的同源性高达99%。狗TLR5的ORF为2 577 bp,编码858个氨基酸,蛋白分子质量约94.675 7 k Da,理论等电点为8.57,不稳定系数为43.14,表明为不稳定蛋白。狗TLR5蛋白N端的前20个氨基酸构成了其信号肽序列。核苷酸序列同源性比对结果表明,狗的TLR5基因序列与大熊猫、雪豹、东北虎和猎豹TLR5基因同源性相对于其他比对物种较高,分别为78.7%、77.2%、76.8%和76.3%。[结论]成功克隆出狗TLR5基因,生物信息学分析表明狗TLR5基因与Toll样受体家族具有相似的结构特征。狗TLR5基因的成功克隆与序列分析为进一步研究其在分子免疫方面的作用机制奠定了基础。     

白洋淀湿地蝗虫多样性调查及DNA条形码应用研究

为了解白洋淀湿地蝗虫的物种多样性及其分布情况,探究DNA条形码技术在物种鉴定方面的可行性,本研究对白洋淀湿地的蝗虫进行了采集调查。采用自行设计的cox1基因引物,本研究共扩增得到21种蝗虫的cox1序列97条,并利用构建NJ系统发育树法、计算遗传距离的ABGD法以及序列差异阈值分类的MOTU法对已得到的序列连同Gen Bank下载的10种25条cox1序列进行了比较分析。结果表明:白洋淀湿地蝗总科昆虫共有6科23属34种,包括1个新记录属,即异爪蝗属(Euchorthippus),和3个新记录种,即素色异爪蝗(E.unicolor)、柳枝负蝗(Atractomorpha psittacina)和日本稻蝗(Oxya japonica);蝗虫在白洋淀湿地主要分布在农田及其周围、堤坝及其周围以及淀边草丛;DNA条形码技术能够在种级阶元对蝗总科物种进行良好地解析,但物种鉴定时,不能完全脱离形态学方法。     

微生物基因组的生物信息学研究平台的建立

随着人类基因组计划及其它测序工作顺利进行,人们已经得到了大量的基因序列。如何阐明这些序列的功能和意义,是功能基因组学的主要任务,生物信息学和比较基因组学为加速这一进程提供了有利的工具,该研究建立了对已经完成全基因组测序和部分测序的25种细菌的基因组的生物信息学研究平台,提供了WEB形式的服务（http://202.116.74.108)。25种细菌的全基因组蛋白质序列可以在NCBI的ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/genomes/bacteria下载,该系统可以按照基因序列号,功能和种属名查询基因序列。根据美国国家信息中心（NCBI）的功能代码表对每个基因进行了自动和手工分类,并可查询分类情况,在此基因上建立了几种亲缘关系相近的种属的同源基因相互注释功能的应用。     

分子绝对进化速率与物种分歧时间之间的定量关系

通过对美国国家生物技术信息中心数据库Gen Bank提供的一些蛋白质和核苷酸序列进行比对和分析,发现生物分子绝对进化速率k与进化时间或物种分歧时间t之间存在下列定量关系:lnk=-Ea/Rt+lnK0,式中Ea为位点突变活化能,k0为分子极限绝对进化速率,R为常数,并对其生物学意义进行了初步的探讨;数据分析还揭示出物种的分子极限绝对进化速率与进化时间或物种分歧时间之间也服从相似的定量公式,也就是说生物分子进化过程可能同时受到序列位点突变和控制物种分子极限绝对进化速率进化的两个"分子钟"作用,即存在"双重分子钟"现象。     

斯氏鼢鼠物种地位有效性的探讨

为了探讨斯氏鼢鼠的物种地位,分别测得了4个斯氏鼢鼠、3个高原鼢鼠、2个秦岭鼢鼠个体的线粒体细胞色素b基因和12SrRNA基因的全序列,结合下载自Gen Bank中的鼢鼠序列,利用MEG A4.0,PH YLIP 3.57c软件包和Mrbayes 3.1.2软件以中华竹鼠做外群分别重建鼢鼠亚科的系统发育关系,并比较了采自3个地区的斯氏鼢鼠、高原鼢鼠和秦岭鼢鼠的头骨形态学特征。分子生物学研究结果支持斯氏鼢鼠的物种地位,且与秦岭鼢鼠和高原鼢鼠的亲缘关系较近。     

安徽大别山区发现川西缺齿鼩鼱

2017年5月在安徽省岳西县鹞落坪国家级自然保护区(30°59′04.73″N,116°04′44.36″E,海拔1 228 m)采集到鼩鼱形动物雄性个体1只。该个体体色棕灰,尾长约为体长的80%,颅全长大于19 mm,上颌有3枚单尖齿,齿式为1.3.1.3/1.1.1.3=28,符合川西缺齿鼩鼱(Chodsigoa hypsibia)的形态特征。通过测定其线粒体细胞色素b基因序列,并结合从Gen Bank下载的缺齿鼩鼱属4个物种的同源区序列,构建系统发生关系,结果显示该个体与川西缺齿鼩鼱聚合并形成单系,同时该个体与Gen Bank中所检索到的川西缺齿鼩鼱遗传距离最为接近。基于以上结果,确定该个体为川西缺齿鼩鼱。这是川西缺齿鼩鼱第一次在安徽省被发现,扩大了该物种在我国的分布范围。     

藏药黑紫獐牙菜香叶醇-10羟化酶基因克隆及生物信息学分析

[目的]对藏药黑紫獐牙菜香叶醇-10羟化酶(geraniol 10-hydroxylase,G10H)基因分子克隆和生物信息学分析。[方法]采用PCR方法扩增并克隆了藏药黑紫獐牙菜香叶醇-10羟化酶基因,再用DNAMAN、Mega等生物软件以及TMHMM Server.v.2.0、Prot Scale等在线软件对该基因进行了生物信息学分析。[结果]所得G10H基因总长为1 488 bp,编码495个氨基酸(Gen Bank accession KR709239),无信号肽,部分跨膜,蛋白质二级结构主要以α螺旋(22个)、β折叠(8个)为主,黑紫獐牙菜G10H与9个物种氨基酸序列具有高度的同源性。[结论]该酶N端无信号肽,为非分泌蛋白。G10H酶要实现其功能,在核苷酸和氨基酸水平上必须具有相当的保守性。