大肠杆菌启动子特征参数的统计分析

首先统计了683条大肠杆菌sigrna70启动子序列的每个位点单碱基频率,并计算了每个位点单碱基体现保守性的M1（1）值和相应涨落限,从而获得多个大于涨落限的保守位点。其次,对大肠杆菌的转录起始位点到翻译起始位点的距离进行了统计,发现这个距离的范围是0-1000bp。大肠杆菌启动子还分布于一些特定的基因间和编码区,分别是的DIV基因间,55％的TAN基因间和6％的编码区。这些启动子的特征是启动子辨识的重要参数。     

大肠杆菌合成启动子的构建及在顺,顺-粘康酸生物合成中的应用

启动子是基因表达调控的重要元件.在代谢工程和合成生物学研究中,经常需要利用不同强度的启动子对代谢途径进行精细调控,来实现代谢平衡,降低中间产物积累,提高目标产物合成.然而目前可获得的启动子难以满足以上要求,而且不同来源的启动子通用性差,缺乏标准化.针对这些问题,设计了1条88个碱基对的启动子,包含典型的-35区、-10区以及核糖体结合区.同时,在转录起始位点上游6个碱基、-35与-10区间隔区14个碱基对中引入简并序列,构建了合成启动子文库.利用合成启动子控制红色荧光蛋白mCherry的表达强度,经过两轮筛选,从5 000多个克隆中获得了720个不同强度的启动子.随机挑选35条不同强度的启动子进行测序分析,结果表明不同强度的启动子具有碱基偏好性.对于强启动子,-13位点嘌呤碱基出现频率高,转录起始区除-4位点外,嘧啶碱基出现的频率高于嘌呤碱基,而-10区与-35区间14个位点的嘌呤碱基与嘧啶碱基出现频率大致相当.最后选取5条不同强度启动子应用于顺,顺-粘康酸合成途径调控优化,结果显示不同强度的启动子可以调节目标产物顺,顺-粘康酸的合成和中间产物儿茶酚的积累.     

裂叶榆叶绿体基因组及CP-SSR位点分析

榆树材质优良,具有良好的耐旱、耐寒和耐盐碱能力,从温带、暖温带到亚热带都有分布。本研究对榆科植物(裂叶榆)的叶绿体基因组进行De novo测序,裂叶榆叶绿体基因组序列全长为158953 bp,为典型的四段式结构,其中LSC区长度为88032 bp,SSC区长18846 bp,两个IR区长26037 bp,GC含量为35. 57%。裂叶榆叶绿体基因组总共编码139个基因,包括85个蛋白编码基因、8个r RNA和46个t RNA基因。裂叶榆的叶绿体基因组存在755个SSR位点,SSR序列长度主要以6~8 bp的短序列为主,SSR共有49个重复单元,以A/T和AT/AT为主,占所有SSR位点的66. 09%。选取42个物种叶绿体基因组的共有蛋白编码基因进行系统进化分析表明,裂叶榆与大麻科、桑科物种亲缘关系最近,榆科与大麻科、桑科均属于荨麻目,与传统分类学相吻合。本研究报道了裂叶榆的叶绿体基因组序列,对今后榆树的光合作用研究、CP-SSR引物开发、进化研究及叶绿体转基因工程等研究具有重要意义。     

绿绒蒿自然杂交种及其亲本cpDNA trnL-trnF基因的遗传学分析

对自然杂交种Meconopsis×cookei及其亲本红花绿绒蒿M.punicea和五脉绿绒蒿M.quintuplinervia的叶绿体DNAtrnL-trnF区进行了序列测定,所得序列的长度为957～961bp,其中M.×cookei的序列长度为960bp,红花绿绒蒿为961bp,五脉绿绒蒿为957bp。利用软件Clustal X对所得序列进行排序和碱基比较,排序后的序列长度为964bp,其中trnLintron为512bp,trnL3′exon为50bp,trnL-trn Fintergenic spacer(IGS)为361bp,还包括41bp的trnF5′端片段。整个trnL-trnF区序列共有25个变异位点,其中杂交种M.×cookei与红花绿绒蒿具有相同碱基的位点有21个(占84%),M.×cookei与五脉绿绒蒿具有相同碱基的位点仅有1个(占4%),余下3个位点(占12%)中,M.×cookei的碱基与两个亲本均不相同。分析结果表明,杂交种M.×cookei的叶绿体基因trnL-trnF来自红花绿绒蒿,根据质体细胞质遗传的规律,从而推测红花绿绒蒿为该杂交种的母本,五脉绿绒蒿为其父本。     

大肠杆菌与酵母菌基因特定序列信息参量的研究

提出核酸序列的矩阵表示形式,按位点定义了有生物学意义的信息参数M1（1）、M2（l）和M3(l）。着重研究了不同表达水平的大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）的SD序列（Shine-Dalgrno region,SD）以及大肠杆菌（E.coli）和酵母菌（Yeast）基因起始、终止密码子邻近区域核酸序列的碱基关联性与保守性。并求出相应矩阵的本征值,给出了信息参量与基因表达水平的关系。发现信息参量体现了原核生物和真核生物释放起始区域的显著差异,而且真核生物碱基起始区域的单碱基保守性程度及碱基关联性程度要比原核生物强。     

桃儿七叶绿体比较基因组学分析

为探究桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)不同叶绿体基因组特征,本研究以桃儿七5个叶绿体基因组为研究对象,借助生物信息学工具进行基因组图谱构建、重复序列分析、密码子偏好分析、反向重复序列区(inverted repeat, IR)/单拷贝区(single-copy, SC)边界分析、基因组序列比较分析及系统发育分析。结果表明:桃儿七5个叶绿体基因组全长为157 203–157 940 bp,为典型的叶绿体四分体结构,共注释出133–137个基因,说明桃儿七叶绿体基因组具有多样性。桃儿七不同叶绿体基因组简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点不同,单核苷酸A/T占主要优势,散在重复序列包括正向重复、回文重复和反向重复3类。密码子偏好分析显示有效密码子(effective number of codon,ENc)值为51.14–51.17,密码子偏好性弱,GC与GC3s所占比例小于50%,密码子偏向使用A和U碱基并且以A和U碱基结尾。桃儿七5个叶绿体基因组IR/SC边界和基因组序列均比较保守。系统发育分析结果表明桃儿七和北美桃儿七亲...     

绿绒蒿自然杂交种及其亲本cpDNA trnL- trnF 基因的遗传学分析

对自然杂交种Meconopsis× cookei 及其亲本红花绿绒蒿M. punicea 和五脉绿绒蒿M. quintuplinervia 的叶绿体DNA trnL- trnF 区进行了序列测定, 所得序列的长度为957～961 bp , 其中M. × cookei 的序列长度为960bp , 红花绿绒蒿为961 bp , 五脉绿绒蒿为957 bp。利用软件Clustal X 对所得序列进行排序和碱基比较, 排序后的序列长度为964 bp , 其中trnL intron 为512 bp , trnL 3′exon 为50 bp , trnL- trnF intergenic spacer ( IGS) 为361 bp , 还包括41 bp 的trnF 5′端片段。整个trnL- trnF 区序列共有25 个变异位点, 其中杂交种M. × cookei与红花绿绒蒿具有相同碱基的位点有21 个( 占84% ) , M. × cookei 与五脉绿绒蒿具有相同碱基的位点仅有1 个(占4% ) , 余下3 个位点( 占12%) 中, M. × cookei 的碱基与两个亲本均不相同。分析结果表明, 杂交种M. × cookei 的叶绿体基因trnL- trnF 来自红花绿绒蒿, 根据质体细胞质遗传的规律, 从而推测红花绿绒蒿为该杂交种的母本, 五脉绿绒蒿为其父本。     

苹果叶绿体基因组特征分析

苹果（Malus×domestica）是最重要的温带水果之一。为了能更好的了解本种的分子生物学基础．对已发布的苹果叶绿体全基因组序列进行了结构特征分析。结果显示苹果的叶绿体基因组全长为160068bp,具有典型的被子植物叶绿体基因组的环状四分体结构,包含大单拷贝区（LSC）,小单拷贝区（SSC）和两个反向互补重复区（IRs）,长度分别为88184bp,19180bp和26352bp。基因组共有135个基因（20个基因分布在反向互补重复区,因此整个基因组包含115个不同的基因）。按照功能进行分类,这115个基因包括81个蛋白质编码基因,4个rRNA编码基因和30个tRNA基因。其中,ycf15．ycf68和infA三个基因包含多个终止密码子,推测可能为假基因。苹果的基因组结构．基因顺序．GC含量和密码子使用偏好均与典型的被子植物叶绿体基因组类似。在苹果的叶绿体基因组中,共检测到30个大于30bp的重复序列,其中包括21串联重复,6个正向重复和3个反向重复序列;并检测到237个简单重复序列（SSR）位点,大部分的SSR位点都偏向于A或者T组成。此外,每10000bp非编码区平均分布有24个SSR位点,而编码区平均有5个SSR位点,表明SSRs在叶绿体基因组上的分布是不均匀的。本文对苹果叶绿体基因组序列特征的报道,将有助于促进该种的居群遗传学、系统发育和叶绿体基因工程的研究。     

亚心型扁藻叶绿体psbA基因的克隆及序列分析

psbA基因是叶绿体基因组中一个重要的光调控基因,编码光和系统Ⅱ反应中心的D1蛋白。根据叶绿体基因组序列高度保守的特性,利用菜茵衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）psbA基因的保守序列（基因登录号：HQ667991．1）设计引物,采用PCR步移的方法从亚心型扁藻（Platymonassubcordiformis）基因组DNA中克隆到psbA基因全长（基因登录号：KF528742）。序列分析表明,亚心型扁藻psbA基因全长1939bp,编码区长度为1062bp,推导编码353个氨基酸,包括4个赖氨酸残基。有效密码子数显示脚删基因具有明显的密码子偏好性,并且偏好使用以A／T结尾的密码子。相对同义密码子使用度表明25个密码子在编码使用时具有偏好性,其中20个密码子以A／T碱基结尾,占到80％。其终止密码子使用了TAG。     

欧亚大陆分布的大花菟丝子叶绿体基因组插入缺失分析

运用鸟枪法在Illumina测序仪上对亚洲分布的大花菟丝子(Cuscuta reflexa叶绿体基因组核苷酸全序列进行测定,并与已经发表的分布于欧洲的大花菟丝子进行了比较分析.研究结果表明亚洲分布的大花菟丝子叶绿体基因组总长度为120 972 bp,由79 499 bp的长单拷贝区,8 369 bp的短单拷贝区,以及两个16 552 bp的反向重复区组成,其长度比欧洲分布的大花菟丝子小了549 bp;基因组总GC含量为38.3％,稍高于欧洲分布的大花菟丝子.两地区的大花菟丝子叶绿体全基因组编码的功能基因完全相同,且基因排列顺序也完全一致.另外,经过进一步序列比对后发现亚洲分布的大花菟丝子与欧洲分布的存在251个插入和210个缺失现象,总插入缺失及碱基替换长度分别为7 649 bp和3 720 bp,最大的插入和缺失长度分别为426 bp和435 bp.很多插入缺失都是单碱基,但仍然存在四个长度超过200 bp的大突变,两个大的缺失发生在ycf2基因中,两个大的插入分别发生在trn F-psbE和matK-trnQ间隔区,详细的对比后发现大量的插入缺失都发生在大单拷贝区的基因间隔区,且插入缺失在反向重复区的发生频率较低.本研究首次报道不同大洲分布的同种异养植物的叶绿体全基因组比较分析,为研究这两个区域的居群多样性提供了基础资料.     

gvpA-C间隔区在微囊藻株系分型中的应用

从暴发水华的水体分离微囊藻(Microcystis)株,并依据gvpA-C间隔区和16S rDNA序列对其分型和比较。在gvpA-C间隔区序列中,有的类型具有一段172—176 bp的额外序列。以不包括额外序列的0.27 kb序列相比较,不同类型之间差异碱基位点达50余个。在16S rDNA碱基变异集中的0.69 kb序列中,不同类型之间有差异的碱基位点共有8个。与16S rDNA序列相比,微囊藻gvpA-C间隔区序列具有高度变异性,并且其PCR扩增可一步完成,不受其他细菌污染,因而可用于微囊藻株系分型。由于横向转移,2种分型存在交叉关系。此外,原本含有或不含有额外序列的微囊藻gvpA-C间隔区序列在系统进化树中分别聚成一簇。     

叶绿体基因infA-rpl36区域在小麦族物种中的序列变异分析

利用小麦叶绿体基因组中infA-rpl36区域的序列设计引物, 对小麦族(Triticeae)的12个二倍体和多倍体的物种进行了PCR扩增和序列测定, 获得了长度为584～603 bp的12条DNA序列。序列分析表明, 供试物种在infA-rpl36基因间隔区的核苷酸变异明显高于基因编码区。基因编码区核苷酸序列同源性高达97%, 表明了目标片段具有高度的保守性。但在5个物种的infA编码区出现了较大的插入、缺失突变, 导致推导的氨基酸序列也发生了很大的变化, 证实了infA基因是叶绿体基因组中最活跃的基因之一, 而rpl36基因的变异较小, 说明不同叶绿体基因的进化速度是不同的。基于测定序列建立的种系树分析发现, 多倍体物种中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)具有多种不同的细胞质起源, 与核基因组一样在进化上较为复杂。     

缘管浒苔Rubisco酶大亚基基因编码序列rbcL克隆及分析

主要对缘管浒苔光合作用第一关键酶Rubisco大亚基基因(rbcL)进行了克隆分离.首先通过PCR特异性扩增叶绿体基因编码的缘管浒苔大亚基编码序列rbcL部分基因序列(1035 bp).依据基因步移原理,首次克隆得到缘管浒苔rbcL5'上游非翻译区序列(224 bp).据推测,rbcL 5'上游非翻译区序列存在类似原核生物的启动子元件-10区(TAAAAT)和-35区(TTGAAA).此外,依据3'-RACE(cDNA末端快速扩增技术)原理,克隆得到缘管浒苔rbcL3'末端cDNA序列(579 bp).     

荷花玉兰叶绿体全基因组高通量测序及结构解析

荷花玉兰是重要的药用、观赏及园林绿化植物.应用454高通量测序技术对荷花玉兰叶绿体全基因组进行测序,解析了其基因组结构,并与近缘物种基因组进行了比较分析.荷花玉兰叶绿体基因组全长为159623bp,两个反向互补重复区(IRs)长26563bp,被分隔的大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)长度分别为87757和18740bp.成功注释129个叶绿体基因,其中18个基因含有内含子.基因的种类、数目以及GC含量等与其他木兰科物种相类似.生物信息学分析获得218个SSR位点,大多位点富含A-T,具有碱基偏好性.木兰科物种的重复基序类型和丰度相对保守,有利于开发叶绿体基因组载体.木兰亚纲植物叶绿体基因组的大小及IR区边界的变化与ycf1的长度密切相关.采用30个物种叶绿体基因组的66个共有蛋白编码基因构建系统发育树,对木兰属在被子植物中的进化位置进行了探讨.荷花玉兰叶绿体全基因组序列的获得和结构解析对优良品种培育、叶绿体基因组工程、木兰科物种分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值.     

trnL内含子及trnL—trnF间隔区序列在木兰科系统发育研究中的应用

通过木兰科29个种的trnL基因内含子的525个碱基序列及21个种的trnL-trnF基因间隔区的370个碱基序列测定和分析,构建的严格一致性树建议：（1）含笑属为相对一致的单系类型;（2）玉兰亚属的几个种形成一个单系类群,与木兰亚属的几个种无共衍位点;（3）木莲属为一个相对保守的类群,种间碱基差异很小。碱基位点差异分析表明：含笑和野含笑的trnL序列相对鹅掌揪有3个位点的变异和一个简单重复序列的插入;鹅掌揪的trnL-trnF序列与GenBank(AF040679)中已注册的序列有3个位点的差异。两个严格一致性树的CI值高达0．978和0．913,说明trnL内含子和trnL-trnF间隔区序列的平行演化在木兰冬这几个属间发生频率非常氏,只适于木兰科高等级的（属以上）的系统研究     

矛尾鱼Hoxa—11基因克隆及5′端序列分析

Hoxa-11基因调节鱼类鳍和四足动物肢的发育,在脊椎动物进化过程中起着重要的作用,利用人和鼠的Hoxa-11基因保守序列设计了两个兼并引物,通过PCR扩增到了矛尾鱼的Hoxa-11基因,经克隆和DNA序列分析,该片段为2065bp,包括绝大部分外显子Ⅰ,内含子和部分外显子Ⅱ,编码204个氨基酸,其氨基酸序列与人、鼠、鸡、蛙和斑马鱼的同源性分别为66.0%、67.6%、74.4%、72.8%和59.7%。外显子Ⅰ的长度从矛尾鱼到蛙、鸡、鼠和人呈现逐步上升趋势,人比矛尾鱼增长了16%,进一步分析,外显子Ⅰ可分为4个区域;两个高度保守区域,1个中度保守区域和1个可变区域,外显子Ⅰ的长度变化主要是由于可变区域内丙氨酸同聚物以及两侧富含甘氨酸和丝氨酸序列的累积。矛尾鱼只有1个由两个丙氨酸组成的同类物,蛙有1个由5个连续丙氨酸组成的同聚物,而鸡、鼠和人有3个丙氨酸同聚物,其中最大的同聚物由7个连续丙氨酸组成,而且在同聚物两侧出现了富含甘氨酸和丝氨酸序列。这表明可变区域可能与脊椎动物进化和鳍-肢转换过程中新功能的获得有关。同源异型盒所在的外显子Ⅱ区和剪接位点是高度保守的。内含子的长度变化较大,但在其内部也发现了两个高度保守的35bp和16bp的DNA片段,这两个片段在人、鼠、鸡、蛙和矛尾鱼中是完全相同的,这些序列的高度保守性提示其功能上的重要性。     

缘管浒苔Rubisco酶大亚基基因编码序列rbcL克隆及分析

主要对缘管浒苔光合作用第一关键酶Rubisco大亚基基因(rbcL)进行了克隆分离.首先通过PCR特异性扩增叶绿体基因编码的缘管浒苔大亚基编码序列rbcL部分基因序列(1 035 bp).依据基因步移原理,首次克隆得到缘管浒苔rbcL 5′上游非翻译区序列(224 bp).据推测,rbcL 5′上游非翻译区序列存在类似原核生物的启动子元件-10区(TAAAAT)和-35区(TTGAAA).此外,依据3′-RACE(cDNA末端快速扩增技术)原理,克隆得到缘管浒苔rbcL 3′末端cDNA序列(579 bp).     

三角帆蚌GPX基因结构特征及抗性相关SNP的筛选

根据三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)基因cDNA序列,通过PCR和基因组步移法,从三角帆蚌基因组DNA中扩增出GPX基因全长及其5′调控区。序列分析表明,该基因序列全长6 708 bp,含有2个外显子,1个内含子。5′调控区为992 bp,含有启动子的核心序列TATA盒以及其他一些转录调控元件,如AP1、C/EBP、CdxA。2个外显子长度分别为273 bp和991 bp,内含子长度为4 491 bp。通过直接测序法在三角帆蚌抗性群体和易感群体中筛选GPX基因的SNPs,并研究这些多态性位点与抗逆性状的相关性。共获得了16个SNP位点,其中启动子区的A-99G位点、A-86C位点、A-49C位点,内含子区的A2841T位点、C2847T位点、G3146C位点、A3150G位点以及G4645T位点共8个SNP位点的基因型频率和等位基因频率在抗性和易感群体中均存在显著性差异(P<0.05)。连锁不平衡分析结果显示GPX基因A-86C位点、A-49C位点、C2847T位点、A3150G位点与G4645T位点之间,以及A2841T位点与G3146C位点之间均存在强连锁不平衡。同时单倍型分析发现,在抗性群体中单倍型分别为ACTGT和TG的个体出现的频率显著高于易感群体中出现的频率。这些结果表明,GPX基因的部分SNPs可作为三角帆蚌抗病辅助育种的候选分子标记。     

利用DNA池技术研究猪GH基因启动子序列的多态性

目的:分析猪GH基因启动子区序列的多态性,期望筛选出对猪生长性状有显著影响的SNP位点,为地方猪种的选育及选种提供一定的理论依据.方法:以大约克、可乐猪、香猪和黔北黑猪为试验对象,构建品种DNA池,采用PCR产物直接测序法对猪GH基因启动子区-856～+171片段共1 027bp进行单核苷酸多态性检测.结果:除香猪外,在其他3个猪种5'-端侧翼序列发现5个SNP位点:C22T、A- 26T、G- 219A、T- 385A和C-391T,并且在大约克GH基因启动子区-640处发现了一个12bp碱基序列(GGCAAAGTGTAG)的缺失.结论:DNA池结合PCR产物直接测序技术能够很好的筛选SNP位点,本研究采用该技术在猪GH基因启动子区- 856～+171片段检测到了5个SNP位点.     

滇黄精叶绿体全基因组序列及其密码子使用偏性分析

为探究滇黄精(Polygonatum kingianum)叶绿体全基因组特征和密码子使用偏性,利用第二代测序技术对滇黄精嫩叶进行测序,再经组装与注释后得到其叶绿体基因组全序列,通过MISA、EMBOSS和CodonW等软件对滇黄精叶绿体全基因组的SSR位点、系统发育及密码子偏好性进行分析。结果表明,滇黄精完整叶绿体基因组长度为155 852 bp,基因组平均GC含量为37.7%,其大、小单拷贝区(LSC)长度分别为84 633和185 25 bp,反向重复区长度为26 347 bp,注释了132个基因,包括86个蛋白编码基因、38个tRNA基因和8个核糖rRNA基因。叶绿体基因组中共有69个SSR位点,绝大多数属于单碱基重复的A/T类型。系统发育分析表明滇黄精与格脉黄精(P. tessellatum)亲缘关系近,可能与分布地域有关。密码子偏好性分析表明,滇黄精叶绿体基因组密码子使用模式受到自然选择影响大于突变因素,最终确定9个最优密码子。因此, 滇黄精叶绿体基因组遗传结构和系统发育位置及其密码子偏倚的分析,为叶绿体基因工程研究提供理论依据。