蕨类植物rpoC1内含子缺失及其分子进化速率

rpoC1基因编码RNA聚合酶β°亚基蛋白, 在转录过程中与DNA模板结合, 与β亚基形成的β-β°亚基复合体构成RNA合成的催化中心。以rpoC1基因为研究对象, 在贝叶斯因子大于20的条件下, 用HyPhy软件位点模型检测到3个正选择位点和541个负选择位点; 用PAML软件位点模型检测到10个正选择位点, 其中3个位点的后验概率超过99%。此外, 基于最大似然法构建64种蕨类植物的系统发育树, 结合HyPhy软件分析rpoC1基因的转换率、颠换率、转换率/颠换率、同义替换率、非同义替换率以及同义替换率/非同义替换率, 探讨rpoC1基因内含子丢失与分子进化速率的关系。结果表明, rpoC1基因内含子缺失对转换率、颠换率以及非同义替换率有一定影响。     

Drosophila auraria复合种Period基因Thr-Gly区段的初步研究

测定了金色果蝇复合种（Drosophila auraria species complex）5个姐妹种（sibling species）和D.rufa的period(per)基因的Thr-Gly区段序列。该区段序列分析表明：DNA序列的碱其组成拥有果蝇其他基因的共同特点;颠换数多于转换数,两两种种间的颠换率与转换率的总比值为2～5,密码子第3位的颠换与转换的比值为2.5～5;同义替换/异义替换（Ks/Ka）值远大于10,且有的物种间根本不存在非同义突变,低的Ka值说明该复合种的per基因Thr-Gly区段在进化过程中可能承受着较强的选择压力。运用所得的核苷酸序列构建Drosophila auraria复合种的系统发育树,为澄清该类群的系统演化关系提供了新的线索。     

哺乳动物cd59基因的进化

采用PCR以及BLAST方法从5种哺乳动物中获得了cd59基因的编码区序列, 结合 GenBank中已有的序列, 计算cd59基因在哺乳动物中的核苷酸替换速率. 对非同义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示, cd59在哺乳动物中总体上受到负选择作用; 用PAML软件“位点-特异”模型检测到4个受到正选择作用的位点, 4个位点分布于分子表面, 其中2个位于功能重要的区域; 此外, 用“支-位点-特异”模型在小鼠通过基因复制后形成的cd59a和cd59b上检测正选择引起的加速进化, 并检测到该支系特异的正选择位点1个.     

蕨类植物叶绿体rps12基因的分子进化研究

以68种蕨类植物和2种石松类植物的rps12基因为对象,在系统发育背景下,结合最大似然法,使用HyPhy和PAML软件对该基因进行进化速率和适应性进化研究。结果显示:位于IR区的外显子2~3,其替换率明显降低,rps12基因编码序列的替换率也随之降低,且rps12基因密码子第3位的GC含量明显升高;在蕨类植物的进化过程中,3′-rps12更倾向定位于IR区,以保持较低的替换率;rps12基因编码的123个氨基酸位点中,共检测到4个正选择位点和116个负选择位点。研究结果表明基因序列进入到IR区后,显示出降低的替换率;强烈的负选择压力表明RPS12蛋白的高度保守性以及rps12基因的功能和结构已经趋于稳定。     

拟穴青蟹线粒体COI基因序列克隆及SNPs位点分析

根据拟穴青蟹(Scylla paramamosain)线粒体全序列设计引物,采用PCR产物双向测序法,克隆了线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)基因部分序列(761 bp),并筛选、分析了拟穴青蟹的SNPs位点.共分析了采自福建省宁德市的16只拟穴青蟹,另外,从GenBank数据库中下载了31条前人提交的拟穴青蟹COI基因序列(长度在425-522 bp之间).利用MEGA 4.0软件对所有序列进行比对分析,结果表明碱基T、C、A和G的平均含量分别为37.6％、17.8％、28.9％和15.7％,G+C的含量平均为33.5％.分析结果表明,在所克隆的761bp的COI基因序列中共发现29个SNPs位点,其出现频率为3.8％.在这29个SNPs位点中,13个为C/T转换(占44.8％),12个为A/G转换(占41.4％),2个为A/T颠换(占6.90％),1个为G/C颠换(占3.45％),另有一个位点(201 bp处)发生了A/C颠换和C/T转换两种类型的碱基替换.氨基酸分析表明,在29个SNPs位点中,有9个位点属于非同义突变,引起了氨基酸的变化;其他20个位点属于同义突变,未引起氨基酸的变化.这将为拟穴青蟹遗传背景和群体遗传多样性研究提供新的分子标记.     

蕨类植物叶绿体基因ycf94的分子进化研究

ycf94基因是近年来在叶绿体基因组中新发现的一个基因,在蕨类植物中表现高度保守。该研究共选取94种蕨类植物,在系统发育背景下,对ycf94基因的结构特征、密码子偏好性、进化速率和适应性进化进行分析。结果表明, ycf94基因的密码子偏好性较弱,偏好使用以A/U结尾的密码子,且不同物种间的偏好性存在一定差异。密码子偏好性的形成主要受到突变压的影响,同时也存在其他因素的作用;基于凤尾蕨科和其他蕨类中ycf94基因的结构特征存在区别,对两者的分子替换速率进行了比较,表明颠换率、非同义替换率和ω值间存在显著差异;仅检测出1个正选择位点74A,强烈的负选择作用表明ycf94基因的结构和功能基本趋于稳定。这为蕨类系统发育分析提供了新依据,并提供了解析ycf94基因功能的线索。     

藏鸡主要组织相容性复合体B-LBⅡ基因第二外显子序列遗传变异分析

根据鸡主要组织相容性复合体B-LBⅡ基因序列设计特异性引物,在藏鸡基因组中扩增了一个包括其第二外显子和第二内含子在内长度为374 bp的片段,并通过克隆和PCR直接测序获得了该片段的核苷酸序列。发现了15个B-LBⅡ新等位基因。对18个B-LBⅡ等位基因核苷酸序列和其所编码的MHCB-LBⅡ分子β1结构域的氨基酸序列分析显示,第二外显子核苷酸序列遗传多态性异常丰富,存在着62个多态变异位点(共包括80个突变),其中41个为简约性多态位点;衡量该序列遗传多样性的π值为0.0718;反映其群体内遗传变异度的平均遗传距离为0.056±0.008,低于在5个外来品种所估算的平均遗传距离。该编码区核苷酸相对异义替换率(15.61±2.69%)显著高于其同义替换率(3.25±0.94%),进一步分析表明,基因重组和平衡选择机制可能是引起B-LBⅡ基因序列变异的主要因素。在β1结构域氨基酸序列中,存在11个同义替换和27个异义替换;在24个肽结合位点中有12个变异位点;与其他6个中国地方鸡品种和一个外来品种比较发现,有11个异义氨基酸替换仅出现在藏鸡群体中,并被认为与藏鸡的免疫特异性有关,可为鸡的抗病力研究提供分子依据。     

辽东湾斑海豹MHC-DQB 基因的遗传多样性分析

本文从25 份斑海豹样本中获得141 bp 片段,发现21 个变异位点,定义了12 个MHC-DQB 等位基因,氨基酸变异率为25.5% 。等位基因之间的遗传距离范围是0. 0071 ～ 0.1064,平均值为0.0577,不同等位基因之间的碱基差异是1 ～ 15 bp,平均差异数为8 bp。与其他鳍足类动物对比后发现,斑海豹MHC-DQB 表现出较丰富的多态性。非同义替换率明显高于同义替换率,由此造成的氨基酸替换集中在肽结合位点PBR 附近,表明DQB 基因受到强烈的平衡选择作用。11 个样本出现多于两条等位基因的情况,推测存在基因重复现象。     

大肠杆菌严谨型RNA聚合酶的筛选及体内转录活性测定

利用选择性培养基筛选大肠杆菌自然突变菌株,经噬菌体P1转导和蛋白质互补试验,发现一株突变体(LCH001)的突变基因发生在编码RNA聚合酶β′亚基的rpoC基因上,经DNA序列分析,发现突变位点发生在第3406个碱基上,由G变成了T,导致编码的氨基酸由甘氨酸(GGT)变成半胱氨酸(TGT)。体内转录试验表明该突变RNA聚合酶转录严谨型启动子控制基因的活性显著降低,其β-半乳糖苷酶的活性是野生型菌株的18%,而转录非严谨型启动子控制基因的活性显著提高,其β-半乳糖苷酶的活性约是野生型菌株的5倍。研究结果对探讨RNA聚合酶结构与功能的关系以及RNA聚合酶在细菌严谨反应过程中的作用具有重要意义。     

中国部分地方鸡种MHC B-G基因第二外显子的遗传多态性

根据鸡主要组织相容性复合体BG基因序列设计特异性引物,在9个中国地方鸡种和1个国外引进鸡种基因组中扩增了包括其第一内含子和第二外显子在内、长度为401bp的DNA片段。经PCRSSCP分型筛选后,对该片段的核苷酸序列进行克隆测序和直接PCR测序及比对分析,发现了31个MHCBG新等位基因;各等位基因主型所含有的亚型数及其在不同品种间的分布极不均衡。第二外显子核苷酸序列和其所编码的MHCBG抗原类IgV结构域氨基酸序列比较表明,在中国地方鸡种BG基因第二外显子的207bp序列中有37个多态性变异位点,其中简约性信息位点29个,单个位点的变异8个;等位基因间的遗传变异范围0.0013-0.1433;各变异位点的核苷酸变异指数0.206-1.462。该编码区核苷酸的异义替换率为9.26%±1.92%,高于同义替换率2.34%±0.90%。所估计的核苷酸转换数和颠换数随着遗传距离的增加而逐渐增加,当核苷酸转换数和颠换数达到平衡后,该片段核苷酸转换数的增加幅度逐渐高于颠换数。在其所编码的类IgV结构域氨基酸序列中,多态变异位点有22个,其中简约性信息位点6个,单变异位点16个;所估测的等电点为8.45,疏水性氨基酸占40.3%,亲水性氨基酸占29.9%;该序列具有明显的疏水性特点。等位基因间的系统发生分析表明,31个BG等位基因分为两个群,相同主型的等位基因首先聚类。本研究为鸡BG基因的免疫功能和遗传进化研究提供了分子依据     

结核分枝杆菌rpoB基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对rpoB基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、糖基化位点、磷酸化位点、二级结构和三级结构等进行预测分析。结果表明,RNA聚合酶β亚基为富含Val、Glu及Leu的非稳定亲水性蛋白,其中不含信号肽,磷酸化程度较高。α螺旋和无规则卷曲是RNA聚合酶β亚基的主要二级结构元件。用同源建模方法构建三维结构,通过Ramachandran Plot对模型进行评估得到了合理的RNA聚合酶β亚基结构模型。分析rpoB基因及其编码蛋白质的特征对于研究结核杆菌致病及耐利福平药物机理有着重要的意义。     

意大利蜜蜂工蜂中肠SNP和InDel突变位点的挖掘及分析

本研究利用已获得的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠的转录组数据对意蜂的单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism, SNP）和插入缺失（Insertion-Deletion, InDel）突变位点进行挖掘和分析,共鉴定到232 678个SNP位点,其中发生转换和颠换的SNP位点数分别为196 087和36 591个;最丰富的突变类型是G/A,最少的突变类型为T/G;分布在内含子的SNP位点最多,其次为外显子和基因间区;密码子突变类型为同义突变的SNP位点数最多,其次是非同义突变、终止子增加和终止子减少;此外,SNP位点所在基因可注释到 50个 GO条目和351条KEGG通路。共鉴定到38 715个InDel位点,最丰富的突变类型为移码插入,其次是移码缺失;分布InDel位点数较多的基因组区域为内含子和基因间区;另外,InDel位点所在基因可注释到50个功能条目和340条通路。研究结果丰富了西方蜜蜂Apis mellifera的SNP和InDel位点信息,并为开发和利用意蜂的新型分子标记提供基础。     

中国地方鸡种MHC B-LBⅡ新等位基因的遗传多态性研究

为研究鸡MHC B-LBⅡ基因的遗传多态性,首先在8个中国地方鸡种(藏鸡、仙居鸡、北京油鸡、固始鸡、斗鸡、丝羽乌骨鸡、白耳鸡和狼山鸡)B-LBⅡ基因第二外显子扩增了一长度为 175 bp 的 DNA 片段并进行 SSCP 基因型分析;在8 个地方鸡种共 467 个个体中检测到 37 个 PCR-SSCP 基因型;从被检样品中筛选出不同基因型的个体,并在其 B-LBⅡ基因组中扩增了一个包括其第二外显子和第二内含子在内长度为374 bp的片段,通过克隆和测序获得了该片段的核苷酸序列。经序列分析,在前述地方鸡种被筛选出的 30 个无血缘关系的个体中发现了 31 个 B-LBⅡ新等位基因,并参照哺乳动物 MHC II 类 B 等位基因命名规则进行了命名。对这 31 个 B-LBⅡ新等位基因长度为 374 bp 的 DNA 片段进行比对表明,在其第二外显子序列上共有 68 个多态性变异位点,其中简约性信息位点 51 个,单变异位点 17 个,具有丰富的遗传多态性。在这些多态性变异位点中,出现在遗传密码子第一和第二位上的碱基替换率分别为 36.76% 和 35.29%。等位基因序列间的相似性估测为 90.6%-99.5%;B-LBⅡ基因第二外显子的错义替换率和同义替换率分别为 14.64±2.67%和 2.92±0.94%。结果表明,B-LBⅡ基因的丰富遗传多态性主要是由基因重组和平衡选择效应所引起的。对 B-LBⅡ等位基因第二外显子所编码的 B-LBⅡ分子β1 结构域氨基酸序列比对发现,31 个 B-LBⅡ新等位基因属于 26 个等位基因主型;在β1结构域氨基酸序列的 33个变异位点上,存在 6 个同义替换和 27 个错义替换。分析认为,那些发生在多肽结合位点上的氨基酸错义替换与鸡 MHC B-LBⅡ分子的免疫特异性有关。该结果可为鸡的抗病育种研究提供分子生物学依据。     

香菇三个功能基因部分序列的单核苷酸多态性分析

以15个香菇栽培品种为材料,对尿嘧啶核苷酸-胞嘧啶核苷酸激酶基因(UMP-CMP kinase gene,uck1)、分裂原活化蛋白激酶基因(mitogen-activated protein kinase gene,mapk)和外切β-1,3葡聚糖酶基因(exo-β-1,3-glucanase-encoding gene,exg1)进行了部分序列的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)分析。结果表明,测序中出现的双峰,是菌丝双核体细胞中两细胞核之间的差异造成的。在采用uck1、mapk和exg1的3,126bp中,共发现48处多态性位点,发生频率为1/65bp,其中36个属于转换、12个为颠换。从群体发生频率上,38个属于超过10%的常见SNP,10个属于罕见SNP。不同基因的SNP发生频率不同,uck1、mapk和exg1的SNP发生频率分别为1.40%、0.82%和2.41%。外显子区SNP数量高于内含子,3个基因在外显子区域分布28个,内含子分布20个。外显子的28个SNP位点中,11个为错义突变,17个为同义突变。错义突变引起了编码氨基酸的改变。对SNP位点的聚类分析表明,15个栽培品种间存在的多态性位点在1–36之间,15个品种的SNP类型不同。uck1,mapk,exg1的SNP可用于香菇栽培品种的鉴别。     

蕨类植物psbD基因的适应性进化和共进化分析

D2蛋白是植物光系统Ⅱ复合体（PSⅡ）核心蛋白之一,由叶绿体psbD基因编码。为了深入理解核心薄囊蕨类植物在阴生环境下的“辐射”式演化,我们对12种蕨类植物的psbD基因进行了克隆和测序,然后联合已公布的其他8种蕨类植物的psbD序列,基于ω值（非同义替换率ds和同义替换率ds的比值）探讨了该基因经受的选择压力。发现D2蛋白在大多数分支和位点受到强烈的负选择,但是树蕨类分支的psbD进化速率低且ω值较高。借助多种模型进行的共进化分析显示,树蕨类D2蛋白的168R、245H和272M两两组成具有共进化关系的氨基酸位点对。     

蕨类植物叶绿体rps12基因的分子进化研究

以68种蕨类植物和2种石松类植物的rps12基因为对象,在系统发育背景下,结合最大似然法,使用Hy Phy和PAML软件对该基因进行进化速率和适应性进化研究。结果显示:位于IR区的外显子2～3,其替换率明显降低,rps12基因编码序列的替换率也随之降低,且rps12基因密码子第3位的GC含量明显升高;在蕨类植物的进化过程中,3'-rps12更倾向定位于IR区,以保持较低的替换率; rps12基因编码的123个氨基酸位点中,共检测到4个正选择位点和116个负选择位点。研究结果表明基因序列进入到IR区后,显示出降低的替换率;强烈的负选择压力表明RPS12蛋白的高度保守性以及rps12基因的功能和结构已经趋于稳定。     

板角山羊mtDNA Cyt b基因变异特点及系统进化研究

测定了板角山羊品种13个个体的细胞色素b基因全序列(1140 bp),比较分析了群体中细胞色素b基因的碱基组成和序列间碱基的变异情况,结果显示:在该品种(群体)中细胞色素b基因序列中6个变异位点上观察到11次T-C间和2次A-G间的碱基转换,除了有2次T-C间碱基转换发生在密码子第2位点为非同义突变以外,其余的11次碱基转换发生在密码子第3位点,均为同义突变;有1次T-G间碱基颠换发生在密码子第2位点,为非同义突变;观察到5种单倍型,单倍型多样度为0.8077.并以绵羊为外群,与山羊属其他种的同源区序列构建系统发生树.结果显示, 在系统地位上板角山羊与胃石山羊有较近的亲缘关系.     

中国大陆野猪SLA DRB基因exon2的序列变异分析

本文基于135头野猪样本中检测到的15种SLA DRB基因exon 2序列的遗传变异分析,探讨DRB基因在不同地理区域中自然选择的变化特征.研究发现DRB基因exon 2抗原结合位点的非同义替换率为同义替换率的2.95倍,表明该位点受到平衡选择的强烈作用.在系统发生分析中,在基于核苷酸序列构建的NJ树中,野猪DRB位点的15种等位基因全部聚为一枝,没有发现跨种多态现象;而在基于氨基酸序列构建的系统发生树中,野猪SLA-DRB*nnu6和人DRB基因exon 2片段聚在一起,这种氨基酸残基的高度相似可能是由于自然选择压力下产生的趋同.野猪DRB基因exon 2的序列多态性分析表明,东北野猪基因多态性低于四川野猪和华南野猪,这可能与不同气候条件和地理环境下的寄生虫等因素对SLA等位基因变异的影响存在差异有关.     

蜂猴线粒体细胞色素b基因变异特点及系统发育分析

测定了蜂猴属（Nycticebus)1个蜂猴（N.coucang)和2个矮蜂猴（N,pygmaseus)个体的线粒体细胞色素b(cyt-b)基因全序列,比较现有的司猴科其他种序列,分析了核苷酸序列差异和碱基替换特点,以指猴为外群重建了系统发育树,结果表明,在所研究的个体中,2个蜂猴物种碱基组成具有哺乳动物的共同特点,它们之间转换比（特别是密码子第3位）是颠换比的6倍多,大于其他种间比较;低的Ka/Ks值（＜0．1）,说明懒猴科cyt-b基因的异义突位点受到强的选择压力作用。由cyt-b基因构建的系统发育树符合懒猴科化石记录和形态学分类观点,根据化石记录和与分化时间有一定线性关系的第3位颠换和同义突变速率,估算蜂猴与倭蜂猴种间,蜂猴与蜂属间可能的分化时间分别为300和600万年。     

中华蜜蜂的单核苷酸多态性和插入缺失突变位点鉴定

【目的】本研究拟利用已获得的中华蜜蜂Apis cerana cerana幼虫肠道的转录组数据对单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）和插入缺失（Insertion-Deletion,InDel）突变位点进行挖掘和分析,旨在丰富中华蜜蜂的SNP和InDel信息,并为新型分子标记的开发提供基础。【方法】根据有效读段与东方蜜蜂Apis cerana参考基因组的比对情况,采用GATK软件识别单碱基错配和碱基的插入缺失情况,再利用ANNOVAR软件对SNP位点和InDel位点进行分析。通过相关生物信息学软件将SNP和InDel位点所在基因分别比对GO和KEGG数据库,以获得相应的功能和通路注释。【结果】共鉴定到中华蜜蜂的58 919个SNP位点,包括24 548个纯合位点和34 371个杂合位点;发生转换和颠换的SNP位点分别有49102和9817个;数量最多和最少的突变类型分别是C/T和T/G;分布在外显子区的SNP位点数量最多,达到22 649个;此外,发生同义突变的SNP位点数量最多,其次是非同义突变;SNP位点所在基因可注释到46个GO条目和121条KEGG通路。共鉴定到6 551个InDel位点,包括3 270个插入突变和3 281个缺失突变;分布在内含子区InDel位点最多,共计2 793个;发生移码插入的InDel位点最多;进一步分析结果显示InDel位点所在基因可注释到27个GO条目和28条KEGG通路。【结论】本研究鉴定到中华蜜蜂的大量SNP位点和InDel位点,解析了SNP和InDel位点的突变类型、基因组功能元件分布和密码子突变类型,并揭示SNP和InDel位点对中华蜜蜂的重要生物学过程具有潜在影响。