小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析

为探讨小果野蕉(Musa acuminata)中NBS基因的功能,基于新近发表的小果野蕉全基因组序列,对NBS基因家族进行鉴定、分类和染色体定位,解析基因的复制特征、系统发育关系及上游启动子调控元件类别,推测这些基因在小果野蕉中可能的功能。结果表明,在小果野蕉全基因组中鉴定出125个NBS基因,包括78个标准和47个非标准NBS基因。多数NBS基因在染色体上以基因簇形式存在,串联复制是NBS基因家族扩张的主要动力。系统发育分析表明标准NBS基因形成两大分支,77个标准NBS基因有EST表达支持。这为群体水平的抗病基因型筛选提供了本底信息,促进栽培香蕉分子抗病育种进程。     

燕麦属细胞遗传学研究进展

整理燕麦属(Avena L.)细胞遗传学研究文献,总结相关研究进展。燕麦属有7组29种植物,分属5个基因组类型(A、C、AB、AC、ACD)。基于荧光原位杂交技术和种间杂交实验表明,A、C基因组染色体结构差异较大,A基因组二倍体物种具有等臂染色体,C基因组二倍体物种具有不等臂染色体。燕麦属植物D基因组和A基因组间分化程度较小,B基因组有可能是A基因组的变型——A′基因组。普遍观点认为A基因组二倍体物种可能是燕麦属六倍体物种母系亲本,砂燕麦(A.strigosa)为该属多倍体物种A基因组祖先的假说备受争议,有学者认为加那利燕麦(A.canariensis)可能是多倍体物种A或D基因组的供体。燕麦属多倍体物种基因组互换及染色体重排事件,增加燕麦属种间亲缘关系、多倍体物种基因组起源研究的困难。结合基因组学、分子细胞遗传学技术,有望为上述问题提供新证据。     

黄瓜属不同倍性异源多倍体的形态及生理特性分析

以黄瓜属3种不同倍性异源多倍体为试验材料,比较分析它们的形态和生理特性与基因组剂量的关系,为进一步研究黄瓜属基因组剂量效应、探讨植物多倍体进化机理奠定基础。结果表明:(1)黄瓜属异源四倍体与种间杂种F1相比,其叶片厚度、主蔓直径等性状随基因组剂量的增加而增大,而果实大小、主蔓节间长以及果瘤果刺的大小随基因组剂量的增加而减小。(2)在异源三倍体中,叶片厚度和主蔓直径等表型性状也表现出一定的基因组剂量效应。(3)基因组剂量的变化会引起黄瓜属异源多倍体中叶绿素含量、POD活性以及IAAi、PA和ZR等内源激素的变化。     

桃叶珊瑚属植物的叶绿体基因组结构特征及系统发育分析

为确定桃叶珊瑚属(Aucuba)植物叶绿体基因组的结构及其序列变异,揭示其属下种间亲缘关系,该研究对桃叶珊瑚(A. chinensis)、花叶青木(A. japonica var. variegata)等6种桃叶珊瑚属植物和丝缨花属植物黄杨叶丝缨花(Garrya buxifolia)进行二代测序,利用生物信息学软件对其叶绿体基因组序列进行组装和注释,并进行基本特征分析、序列比较以及系统发育分析。结果表明:(1)桃叶珊瑚属植物叶绿体基因组具典型的环状四分体结构,6条序列全长157 891～158 325 bp,均编码114个基因,包括80个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因。(2)6种植物叶绿体基因组高频密码子数均为29个,偏好以A/U结尾,确定了这6条序列的最优密码子共100个,包含12个共有的最优密码子。(3)6条叶绿体基因组序列共检测到270条散在重复序列,133条串联重复序列以及412个SSR位点。(4)比较基因组学分析结果表明,该属植物叶绿体基因组序列高度保守。(5)从叶绿体基因组中筛选出10个高变片段。(6)系统发育分析结果显示支持桃叶珊瑚属为一个支持率较高的单系,与丝缨花属关系较近。该研究中的5种桃叶珊瑚属植物以及1种丝缨花属植物的叶绿体基因组均为首次测序组装,揭示了桃叶珊瑚属及其属下种间的系统发育关系,为桃叶珊瑚属植物的分类鉴定和系统发育提供了参考资料。     

四种栎属青冈亚属植物叶绿体基因组特征及系统发育研究

栎属青冈亚属植物的系统发育地位长期存在着争议，部分种的种间关系不明确。为揭示宁冈青冈(Quercus ningangensis)、曼青冈(Q.oxyodon)、毛曼青冈(Q.gambleana)、竹叶青冈(Q.neglecta)的叶绿体基因组特征及系统发育关系，该研究选择以上4种栎属青冈亚属植物的成熟叶片进行二代测序，对其叶绿体基因组结构和特征进行分析，并结合相关类群进行系统发育研究。结果表明：(1)宁冈青冈、曼青冈、毛曼青冈、竹叶青冈的叶绿体基因组序列长度分别为160 906、160 883、160 832、160 784 bp,均编码133个基因，包括88个蛋白质编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因。(2)4种栎属青冈亚属植物偏好以A/T结尾的密码子，质体基因组变异区域主要存在于非编码序列。(3)通过IR边界分析得出，4种栎属青冈亚属植物存在ycf1假基因且在IRb/SSC区域发生扩张。(4)系统发育分析显示，在壳斗科中，水青冈属(Fagus)和轮叶三棱栎属(Trigonobalanus)较早分化出来，栎亚属(subg.Quercus)未形成一个单系群，叶绿体基因组建树结...     

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。     

用RAPD技术鉴定小麦属间不对称体细胞杂种

用随机引物扩增多态DNA(RAPD)技术对三种不同组合:小麦(Triticum aestivum)( )簇毛麦(Haynaldia villosa);小麦( )羊草(Leymus chinensis)和小麦( )高冰草(Agropyron elongatum)的属间不对称杂种进行分子鉴定,不同杂种植株的基因组经随机引物扩增后,均出现双亲的多态特异产物,证实它们含有双亲的基因组。将引物OPJ-12扩增的高冰草多态特异产物(分子量为0.77bp的DNA片段)分离纯化并标记作探针,用Southern杂交证明了小麦( )高冰草杂种经OPJ-12扩增的0.77kbp特异片段与高冰草这一片段具有同源性。本文结果证明,RAPD技术可作为小麦属间不对称体细胞杂种的一种快速、简便、有效的分子鉴定方法。     

关于棉属四倍体种起源问题的过氧化物酶同工酶研究

本文采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳和等电聚焦技术,对棉属(Gossypium)A基因组2个二倍体种、D基因组10个二倍体野生种和四倍体2(AD)基因组的3个种进行过氧化物酶同工酶酶谱分析。种间酶谱关系符合形态学,细胞学和遗传学的研究结果,但G.gossypioides,G.thurberi和G.trilobum的酶谱与D基因组其他种有较大差异却与A基因组相似。由二倍体种酶液组成的体外人工混合体与自然四倍体的比较分析表明,四倍体棉种G.darwinii,G.barbadense和G.hirsutum是A基因组和D基因组的异质组合,G.raimondii而不是G.thurberi或G.trilobum为四倍体种祖先基因组的最可能的D亚基因组供体。对过氧化物酶同工酶分析为棉属种间亲缘关系和四倍体起源的研究提供生化遗传依据的可行性进行了阐述。     

基于转录组数据揭示4种兜兰的全基因组复制历史

多倍化或全基因组复制(WGD)是物种多样性发生的重要驱动力。目前, 在蕨类、菊科以及豆科等类群丰富的植物中已多次报道全基因组复制事件, 而兰科(Orchidaceae)全基因组复制事件报道极少, 与其丰富的物种多样性存在矛盾, 推测与前期样本量小但类群跨度大的研究策略有关。选取染色体数目变异丰富且多样性较高的兜兰属(Paphiopedilum)为兰科植物代表类群, 基于共享数据库中4种兜兰的转录组数据, 采用同义替换率(K_s)、系统发生基因组学以及相对定年的方法分析兜兰属植物是否发生过全基因组复制事件。结果表明, 在4种兜兰中均检测到3次全基因组复制事件, 分别发生在110.17-119.77 Mya (WGD1)、60.95-74.19 Mya (WGD2)和38.19-45.85 Mya (WGD3)。其中, WGD3为新检测到的全基因组复制事件, 推测其发生在杓兰亚科(Cypripedioideae)与姐妹类群分化后, 兜兰属与姐妹类群分化之前。此外, 3次全基因组复制事件发生后优先保留的基因拷贝在功能上多与当时的环境胁迫响应相关, 推测全基因组复制提高了兜兰属植物祖先对当时极端环境变化的适应性。     

新发现的冠状病毒属——丁型冠状病毒

新发冠状病毒危害人类和动物健康,造成严重公共卫生问题和巨大经济损失。丁型冠状病毒(Deltacoronavirus)是2009年发现并在2011年正式划分的第四种冠状病毒属,其属内的病毒基因组特征与其他冠状病毒属有较大差异。其中,猪丁型冠状病毒(PDCoV)与近两年爆发的猪病毒性腹泻疫情密切相关。本文以猪丁型冠状病毒为例,从病毒基因组结构、进化、流行情况、检测方法、致病性试验、蛋白质功能等方面介绍其研究进展。     

烟属物种基因组研究进展

烟属是茄科植物的第五大家族,其中普通烟草和黄花烟草作为重要经济作物对农业经济产生重大价值,同时,烟草野生种资源的基因组中也包含有特有的抗病虫基因,常被用于基础生化代谢、基因组进化、转基因等领域研究,且普通烟草已作为植物研究的模式生物,成为植物分子研究领域常用工具之一。本文介绍了烟属物种近年来在基因组研究中的一些主要进展及数据资源,包括国际各项烟草基因组计划中完成的野生种烟草(林烟草,绒毛状烟草,耳状烟草和本氏烟草)和栽培种烟草(TN90,K326和BX)的全基因组重测序及其它基因组方面的研究,以期为未来的烟属物种的生物学研究提供借鉴。     

骚扰阿蚊线粒体全基因组序列测定和分析

【目的】测定和分析骚扰阿蚊Armigeres subalbatus线粒体全基因组序列,并在线粒体基因组水平探讨阿蚊属Armigeres在库蚊亚科(Culicinae)中的系统发育地位。【方法】经PCR扩增和序列测定,首次得到骚扰阿蚊线粒体基因组序列;对其核苷酸组成和结构特点进行分析;基于蛋白质编码基因核苷酸序列,采用最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)构建库蚊亚科8个种的系统发育关系。【结果】骚扰阿蚊线粒体基因组全长14 891 bp(Gen Bank登录号:KY978578),包含37个基因,其中含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因,各基因位置、排列顺序与蚊科已知物种的一致;基因组碱基组成具有明显的偏好性,全基因组AT-skew为正值,GC-skew为负值;13个蛋白质编码基因的起始密码子除COⅠ使用TCG外,其余均为ATN,终止密码子除COⅡ使用不完全的T外,其余均为TAA;22个tRNA基因中除tRNA~(Ser(AGN))缺失DHU臂,其余均可形成典型的三叶草式二级结构。基于库蚊亚科8个种的线粒体基因组系统发育关系为库蚊属Culex+(阿蚊属Armigeres+伊蚊属Aedes)。【结论】分析库蚊亚科的线粒体基因组系统发育关系发现,阿蚊属Armigeres与伊蚊属Aedes亲缘关系较其与库蚊属Culex更近,这与传统的形态分类学结果相吻合。     

鲫鱼Hind Ⅲ高重复DNA序列的分子克隆

基因组DNA高重复序列的研究有助于解释许多重要的生命现象 ,如基因调节、基因转座、基因进化等 ,还可以用于进行种群的遗传分析。鱼类的DNA高重复序列研究资料较少 ,曾在鲤科鱼类发现HindⅢ高重复序列家族。本研究用HindⅢ内切酶消化 ,从鲫鱼 (Carassiusauratusauratus)基因组DNA也克隆出一种独特的高重复序列。序列测定揭示该重复序列长度为 175bp ,在单倍体基因组的拷贝数为 1× 10 5。鲫鱼HindⅢ高重复序列与鲫鱼属 (Carassius)其它同类已知的高重复序列存在某种程度的变异 ,而与鲤科其它属的已知的HindⅢ高重复序列完全不同     

基于叶绿体基因组探讨桃金娘目及其近缘类群的系统发育关系

该研究基于叶绿体基因组数据,对桃金娘目(6科44属97种)及其近缘类群(牻牛儿苗目2科5属25种)的系统发育关系进行了分析.结果表明:(1)桃金娘目基因组大小为152～171 kb,包括的蛋白质编码基因数目为74～90个;牻牛儿苗目基因组大小为116～242 kb,包括的蛋白质编码基因数目为75～132个.(2)对比叶...     

猴樟叶绿体基因组特征分析

猴樟(Cinnamomum bodinieri)枝叶含有丰富的精油,是重要的园林绿化树种和经济树种,但目前有关猴樟基因组学的研究报道不多。为揭示猴樟叶绿体基因组特征及系统发育关系,该文基于高通量测序平台进行测序,从头组装了完整的猴樟叶绿体基因组,并对其基因组结构、基因构成及序列重复、密码子使用偏好性以及系统发育进行分析,结合樟亚科主要属物种叶绿体基因组数据构建系统发育树。结果表明:(1)猴樟叶绿体基因组全长152 727 bp,包括一对20 132 bp的反向重复(IRs)区、93 605 bp的大单拷贝(LSC)区和18 858 bp的小单拷贝(SSC)区,总GC含量为39.13%。(2)该基因组共编码127个基因,包括83个蛋白质编码基因(PCGs)、36个转运RNA基因(tRNAs)和8个核糖体RNA基因(rRNAs); 共鉴定出92个SSR位点,其中大部分是A/T组成的单核苷酸重复序列; 密码子适应指数(CAI)为0.166,有效密码子数(ENc)为54.68; 猴樟与近缘种的叶绿体基因组主要在IR区和2个SC区边界上存在一定的差异。(3)24种樟亚科植物的系统发育树显示,猴樟与樟树亲缘关系最近,同时支持了樟属-甜樟属分支(Cinnamomum-Ocotea Clade)、月桂属-新木姜子属分支(Laurus-Neolitsea Clade)、润楠属-鳄梨属分支(Machilus-Persea Clade)的建立。该研究丰富了猴樟遗传资源信息,进一步确定了樟亚科主要属的系统发育地位。     

毛竹基因组大小测定

毛竹(Phyllostachys edulis)属禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae)刚竹属(Phyllostachys), 是我国分布和栽培面积最大的经济竹种, 有着广泛的开发前景。本实验以水稻(Oryza sativa)为内标, 用流式细胞仪对水稻和竹子样品的PI发射荧光强度进行测定, 通过比较水稻与毛竹样品峰值的倍数关系, 计算出毛竹的基因组大小。对24组样品进行重复测试, 测得毛竹基因组大小为 2 075.025±13.08 Mb, 即2 C DNA含量为4.24 pg(以1 pg DNA = 0.978×109 bp计算)。毛竹基因组大小测定为毛竹基因组文库的建立及其基因组学研究奠定了重要基础。     

4种河鲀全基因组微卫星分布特征分析

本研究利用MISA软件对四种河鲀全基因组中的微卫星进行筛选并分析.结果如下:在红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)(391.49 Mb)、菊黄东方鲀(T.flavidus)(366.29 Mb)、双斑东方鲀(T.bimaculatus)(371.68 Mb)及黑青斑河鲀(Tetraodon nigroviridis)(342.40 Mb)全基因组中,分别筛选出142 885个、135 009个、147 549个和179 703个完整型微卫星.相对丰度分别为365个/Mb,369个/Mb,397个/Mb和525个/Mb.微卫星总长度分别为2 876 322 bp,2 689 710 bp,3 140 445 bp 和3 615 069 bp,分别占基因组序列总长度的0.73％,0.73％,0.84％和1.06％.在1～6个不同碱基重复类型完整型微卫星中,四种河鲀的6种碱基类型数目排序是一致的.均是单碱基重复数目最多,然后依次是二碱基、三碱基、四碱基、五碱基和六碱基.其中AC,A,C,AG,AGG,AT,AAT和AAC是四种河鲀共有的常见核心重复类别.东方鲀属(Takifugu)三种河鲀基因组微卫星分布特征极为相似,分析红鳍东方鲀和双斑东方鲀的遗传距离可能更为接近.鲀属(Tetraodon)黑青斑河鲀与其他三种东方鲀属河鲀除部分微卫星特征相似外,在微卫星总数、微卫星相对丰度和密度、部分碱基类型数目及类别方面和东方鲀属差距较大.这可能与两属鱼类地理分布及进行滑动复制的碱基组成有关,推测东方鲀属和鲀属基因组可能具有独特的进化机制.本研究为多种河鲀基因组特征分析、多种河鲀微卫星引物设计、不同属种河鲀遗传距离及亲缘关系的探究等奠定了基础.     

黑麦属种间叶绿体DNA的变异性和种系发生的关系

为了获得有关黑麦属种间关系、黑麦属与小麦属和山羊草属种系发牛关系的新资料,应用Ban HI等8种限制性核酸内切酶酶解黑麦属5个种的叶绿体DNA,进行琼脂糖凝胶电泳,分析其酶解图谱。结果表明,黑麦属种叶绿体基因组的大小与小麦属和山羊草属的叶绿体基因组非常相似。根据黑麦属5个种遗传距离的估算,并与小麦属和山羊草属已知叶绿体基因组间所观察到的遗传距离相比,黑麦属叶绿体基因组的分化很少;这些资料进一步证实黑麦属的近代起源;并表明黑麦属、小麦属和山羊草属间的亲缘关系是非常密切的。     

海甘蓝(Crambe abyssinica)叶绿体基因组特征及其系统发育研究

海甘蓝(Crambe abyssinica)为十字花科(Brassicaceae)海甘蓝属(Crambe)植物,其种子富含芥酸,被视为一种重要的可再生工业油用资源。本研究基于Illumina HiSeq 测序数据从头组装了(de novo)海甘蓝的叶绿体(chloroplast,cp)基因组,并分析其在十字花科植物中的系统发育位置。结果表明,海甘蓝叶绿体基因组大小为153 754 bp,呈典型的四分体结构;其包含111个基因,包括78个编码基因、29个tRNA基因以及4个rRNA基因。通过密码子偏好性分析,海甘蓝叶绿体基因组中末端为A/U的密码子使用存在偏倚。SSR及长重复片段分析检测到41个重复序列和59个SSR位点。与近缘种比较,发现其叶绿体基因组序列高度保守,尤其蛋白质编码序列相似度极高。同义与非同义核苷酸替代率分析表明,除ndhB和ycf2基因外,其余编码基因普遍存在纯化选择压力。此外,系统发育分析发现海甘蓝与芸薹属重要的经济作物亲缘关系密切,与白芥属植物形成姊妹类群。这为海甘蓝与芸薹属植物的种间杂交提供了遗传支撑,同时也为阐明海甘蓝的进化史提供了重要的分子信息。     

秦巴山区三种人参属药用植物叶绿体基因组特征分析

为明确珠子参、羽叶三七和秀丽假人参3种药用植物叶绿体基因组特征与系统发育关系,该文以秦巴山区3种人参属药用植物为研究对象,运用生物信息学技术,分析其叶绿体基因组特征及密码子使用偏好性,并探讨三者之间的亲缘关系。结果表明:(1)3种人参属药用植物的叶绿体基因组为典型的四分体结构,序列全长为 156 071～156 104 bp,总 GC 含量为 38.10%,基因组大小相似度较高。(2)均注释到 133 个基因,包括 88 个蛋白编码基因、37 个tRNA基因和 8 个 rRNA 基因。(3)3种人参属药用植物叶绿体密码子使用偏好性相似,密码子第 3 位碱基以 A/U 结尾为主,密码子使用模式在受到突变影响的同时,主要受到自然选择的影响。(4)系统发育结果显示,3种人参属药用植物的亲缘关系较近,并且秀丽假人参同羽叶三七亲缘关系更近。综上认为,秀丽假人参与珠子参基源植物之间存在近缘关系,这项发现对于珠子参中药材的资源开发利用和分子鉴定,以及进一步研究人参属物种的分类、系统发育和进化机制提供了重要依据。