动物与植物线粒体基因组结构的差异—两种进化途径

从进化的角度分析和综合多细胞动物、高等植物、原生动物、藻类和真菌的线粒体基因组的大小和各自的结构特点,并根据作者提出的重复序更与基因结构的起源和进货的模式与途径,得出线粒体通过内共生起源,也是从原始的线粒体基因组向小基因组和大基因组两种方向发展,并有着两种与核基因组的可比较的进货途径的结论。这两种进化途径能很好地说明不同类型的真核生理的线本基因组的结构差异和特点。本文还提出了一个关于重复序列、断列     

清水河枸杞，宁夏茄科一新种

描述了宁夏茄科枸杞属一新种,清水河枸杞。此新种与黑果枸杞相接近,但其枝条直伸,不成"之"字形曲折,花1~4朵簇生,花萼钟形或筒状钟形,花萼裂片边缘无毛,花冠筒部与冠檐近等长;雄蕊着生于花冠筒的喉部,花丝连同花冠无毛或被稀疏短柔毛;浆果扁圆球形,顶端常微凹,深红褐色;种子1~4枚而与后者不同。     

八种植物线粒体基因组结构特征分析与比较

比较来源于GenBank中发表的8种植物(烟草、拟南芥、甜菜、油菜、高粱、水稻、小麦和玉米)线粒体基因组( mtDNA).结果显示,它们共同的特点是编码30 - 40个蛋白,3个核糖体RNA,15 -30个tRNA,G+C含量在40％ -45％之间;各植物线粒体基因组的编码区约占mtDNA的10％ -20％.比较发现,虽然8种作物线粒体基因组大小存在较大差异,基因排列顺序不同,但它们都编码几乎相同的基因产物.     

野牦牛线粒体基因组序列测定及其系统进化

野牦牛属高寒地区的特有物种,是我国最珍贵的野生动物遗传资源之一,已被列为国家一级重点保护动物。对野牦牛mtDNA进行全序列测定和结构分析,并基于线粒体基因组序列对其系统发生进行了探讨。结果表明:(1)野牦牛线粒体基因组全序列的大小为16 322 bp,整个基因组由37个编码基因和D-loop区组成;22个tRNA基因序列长度为1 524 bp、2个RNA基因序列长度为2 528 bp、13个编码蛋白基因序列长度为11420 bp、D-loop区长度为892 bp。基因组中无间隔序列,基因间排列紧密,基因内无内含子。(2)野牦牛具有较丰富的遗传多样性。(3)分子系统发生关系显示牦牛为牛亚科中的一个独立属,即牦牛属(Poephagus),牦牛属包括家牦牛(Poephagus grunniens)和野牦牛(Poephagus mutus)2个种。野牦牛线粒体基因组全序列的获得和结构解析对研究牦牛的起源、演化和分类,以及野牦牛遗传资源的保护、开发和利用均具有重要的理论和实际意义。     

线粒体基因组的遗传与进化研究进展

线粒体基因组是当前生命科学的热门话题之一。文章根据国内外有关线粒体DNA的结构、表达过程和遗传特征方面的最新研究成果,重点介绍线粒体基因组与核基因组关系、线粒体遗传密码及基因组的进货线索等问题,并简要说明了线粒体基因组遗传分析的要点。     

银色裂腹鱼线粒体基因组序列特征与系统进化分析

银色裂腹鱼(Schizothorax argentatus)在我国仅分布于新疆地区的伊犁河流域,是我国裂腹鱼类中珍稀濒危品种之一,具有较高的科研和经济价值。本研究采用高通量测序技术获得了银色裂腹鱼长度为16580 bp的线粒体基因组全序列,其基因组成和排列顺序均与典型的脊椎动物相似,共有13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个非编码区(D-loop)。碱基组成分别为A(30.25%)、G(17.28%)、C(27.20%)和T(25.27%),呈现明显的AT偏好性和反G偏倚。tRNA基因中仅tRNA-Ser(GCU)因缺少二氢尿嘧啶茎而无法形成典型的三叶草结构。ND6基因的AT-skew和GC-skew值波动最大,揭示该基因经历的选择和突变压力可能与其他基因不同。银色裂腹鱼线粒体控制区包含了3个不同的结构域:终止序列区(ETAS)、中央保守区(CSB-F、CSB-E、CSB-D和CSB-B)和保守序列区(CSB1、CSB2和CSB3),且在CSB3下游约50 bp处识别到鲤形目(Cypriniformes)鱼类中普遍存在的保守序列片段TT(AT)nGTG。基于28种裂腹鱼属鱼类线粒体基因组全序列构建的系统发育关系表明银色裂腹鱼分化时间较早,与其他类群亲缘关系较远,这可能与其所生活的水域地理位置和水文环境有密切关系。     

宁夏枸杞属（茄科）一新种和一新变种

描述了宁夏茄科枸杞属一新种小叶黄果枸杞和一新变种密枝枸杞。小叶黄果枸杞与宁夏枸杞相接近,但前者枝条成"之"字形曲折,叶片较小,条形、条状披针形、条状倒披针形或狭椭圆形,花1～2朵与叶一起簇生于短枝顶端,花萼杯状或筒状,常2浅裂,裂片边缘无毛;花冠筒部与冠檐近等长,雄蕊着生于花冠筒的喉部,花丝连同花冠无毛或在基部仅被稀疏短柔毛,浆果扁球形或椭圆球形,常为淡黄色,近透明,长6～10mm,直径6～8mm,种子5～8枚而与后者明显不同。在外部形态上,小叶黄果枸杞与新疆枸杞和土库曼枸杞也比较接近,但新疆枸杞和土库曼枸杞的枝条不成"之"字形曲折,花常2～3朵或更多与叶一起簇生于短枝顶端,花冠筒部长约为檐部裂片长的2倍,雄蕊着生于花冠筒的近中部,浆果红色。尤其是土库曼枸杞的花萼为宽钟形,常4～5裂,花冠裂片边缘有短而稀疏的缘毛而明显有异于小叶黄果枸杞。宁夏枸杞的变种密枝枸杞与原变种的区别在于前者植株分枝多而密,叶片小,狭长椭圆形、倒披针形或匙形,长1～1.8cm,宽1.5～2.5mm;雄蕊着生于花冠喉部,长短不等,其中两枚较短,其余3枚较长,花丝连同花冠无毛或在基部仅被稀疏短柔毛;浆果卵球形或椭圆形,长5～8mm,直径3～6mm,淡紫色,近透明,多汁,味甜,种子2～4粒。     

植物多倍体基因组的形成与进化

多倍化是植物进化变异的自然现象,也是促进植物发生进化改变的重要力量。在被子植物中,约 70％的种类在进化史中曾发生过一次或多次多倍化的过程。目前的研究结果表明,自然界绝大多数多倍体是通过未减数配子的融合而形成的,并且很多多倍体种是通过多次独立的多倍化过程而重复发生的。由多倍化所导致的重复基因在多倍体基因组中可能有三种不同的命运,即：保持原有的功能、基因沉默或分化并执行新的功能。多倍化以后,重复基因组的进化动态则主要表现在染色体重排和“染色体二倍化”、不同基因组之间的相互渗透、以及核-质之间的相互作用等方面。     

齿缘摄龟线粒体基因组全序列与系统进化

采用常规PCR扩增并测序获得了齿缘摄龟(Cyclemys dentata)线粒体DNA(mtDNA)全序列,并研究了其基因组结构特点;根据20种龟的线粒体基因组重链蛋白编码基因序列,分别利用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯法(Bayesian)构建系统进化树,探讨这些龟鳖物种之间的系统进化关系。结果显示,齿缘摄龟线粒体基因组全序列长为16489 bp(GenBank登录号为JX455823),A+T含量为61.51%,编码37个基因,包括13个蛋白质编码基因,2个rRNA,22个tRNA和1个控制区(Dloop),基因组成与其他龟鳖类动物相似;非编码区D-loop长973 bp,包含1个中央保守区(CD),2个扩展终止结合序列区(ETASs),3个保守盒(CSBs);构建的MP树、ML树和Bayesian树的拓扑结构相似,闭壳龟属7种龟聚为一枝,拟水龟属6种龟聚为一枝,齿缘摄龟与黑桥摄龟聚在一枝,3种进化树均支持这些龟鳖物种现有的分类学地位。     

近交系小型猪线粒体基因组分析和家猪系统进化关系分析

广西巴马小型猪是长期近交培育而成的实验小型猪,遗传稳定.本研究拟通过线粒体基因组(mitochondrial DNA,mtDNA)分析来了解近交系的遗传背景,并从mtDNA角度进一步认识中国本土猪种的系统进化关系.实验设计29对特异性引物,PCR扩增和产物测序,拼接出广西巴马小型猪近交系7个世代猪的mtDNA序列;用4...     

中国地鼠线粒体基因组的序列分析与分子进化

目的 获得中国地鼠线粒体基因组序列,为线粒体疾病模型提供分子数据.方法 参照近缘物种的线粒体基因组序列,设计27对特异引物,采用TD-PCR及测序技术获得了中国地鼠的线粒体全基因组序列,分析了其基因组特点和各基因的定位.还结合GenBank中已发表的其他5种啮齿类动物的线粒体基因组序列,探讨啮齿类动物不同科间的系统进化关系.结果 中国地鼠线粒体基因组全长为16 283 bp,碱基组成为33.53％A、30.50％T、12.98％G、22.80％C,包括13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码基因控制区.中国地鼠和金黄地鼠亲缘关系最近.结论 中国地鼠线粒体基因组各基因长度、位置与典型的啮齿类动物相似,其编码蛋白质区域和rRNA基因与其他啮齿类动物具有很高的同源性,显示线粒体基因组在进化上十分保守.5种动物的分子系统进化树与传统分类地位一致.     

广西华珊瑚蛇线粒体基因组全序列测定与分析

本研究对眼镜蛇科广西华珊瑚蛇（Sinomicrurus peinani）线粒体基因组序列进行测定与分析,并探究其与近缘种的系统发育关系。结果表明,广西华珊瑚蛇线粒体基因组是一条全长19 477 bp的环状DNA,基因组碱基构成为A（33.4%）、T（28.1%）、C（26.6%）和G（11.9%）。共编码38个基因,包含2个核糖体RNA（rRNA）基因、22个转移RNA（tRNA）基因、13个蛋白质编码基因及1个线粒体基因控制区（D-loop）。13个蛋白质编码基因均采用AUG作为起始密码子,UAA和UGA作为终止密码子;蛋白质编码基因编码频率较高的氨基酸分别为亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、苏氨酸（Thr）和丝氨酸（Ser）;相对密码子使用度（RSCU）频率最高的4个密码子依次是CGA、UGA、CUA和CCA。22个tRNA,除tRNASer（一臂两环）外其他均可形成典型三叶草结构。基于眼镜蛇科线粒体基因组系统发育分析结果表明,与广西华珊瑚蛇关系最密切的是中华珊瑚蛇（Sinomicrurus macclellandi）,其次是孟加拉眼镜蛇（Naja kaouthia）与眼镜王蛇（Ophiophagus hannah）。     

尼罗罗非鱼线粒体基因组全序列测定与系统进化分析

参照已报道的鱼类线粒体基因序列,通过PCR扩增与测序,获得了全长为16627bp的尼罗罗非鱼线粒体基因组全序列,共编码13种蛋白质基因、2种rRNA基因、22种tRNA基因和1段控制区序列.H-链碱基组成具有明显的AT偏向性.由H-链编码的蛋白质基因在第3位密码子上相对于前2个密码子具有一定的G排斥性.L-链编码蛋白质基因在碱基组成上与H-链编码基因存在差异.编码基因除COI以GTG作为起始密码子外,其它均以ATG起始.终止密码子有2种,分别为不完全T-或TA-和TAA.L-链复制起始区位于WANCY区域(tRNATrp-tRNAAla-tRNAAsn-tRNACys-tRNATyr)的tRNAAsn和tRNACys基因间,长度为33bp.系统发育分析显示,源于非洲的口孵鱼属、蓝首鱼属和球丽鱼属聚为单系群,其中口孵鱼属莫桑比克罗非鱼先与同属罗非鱼KM-2006聚类后再与尼罗罗非鱼聚类.     

银环蛇线粒体基因组全序列分析

根据GenBank公布的蛇类物种线粒体基因序列和已知的引物序列,总共设计和合成了9对引物.采用保真度较高的Ex-Taq酶,以总基因组DNA为模板进行PCR扩增,产物纯化后进行TA克隆和步移测序,拼接后获得了全长17 144 bp银环蛇线粒体基因组全序列.其共编码13种蛋白质、2种rRNA和22种tRNA.这些基因没有内含子,基因间排列紧密,仅有极少或完全没有核苷酸,甚至相互重叠.除了含有2个调控线粒体基因组复制和转录的控制区外,其余基因在长度和位置等方面与其它脊椎动物均具有较高的同源性.     

线粒体DNA在分子进化研究中的应用

线粒体作为古老的细胞器广泛存在于真核生物中,由于线粒体DNA的高进化速率,已被作为DNA标记广泛应用于现代分子生物学研究。长期以来,线粒体DNA一直被认为是中性进化或者受到纯净化选择。线粒体通过氧化呼吸链提供>95%的动物运动所需的自由能,并提供保持体温的热能。据此,近期已有研究推测并验证了线粒体与动物运动能力及气候适应性的相关性。该文简述线粒体基因组成及其进化,通过列举线粒体DNA在分子进化研究中的应用(如利用线粒体DNA重建物种的系统发育关系、从线粒体DNA角度分析生物能量代谢的适应性进化以及线粒体DNA密码子重定义对生物适应性的作用等),概述了线粒体DNA的分子进化研究。     

芸薹属多倍体植物基因组进化的RAPD分析

多倍化是促进高等植物发生进化的重要力量。为了更清楚地了解多倍体在形成之后其基因组是如何进化的,利用38个随机引物对芸薹属Brassica L.禹氏三角（U’Triangle）中的多倍体物种及其祖先二倍体物种进行了研究。根据扩增出的273条带计算了遗传距离,并用UPGMA法进行了聚类分析。结果发现,二倍体物种B.campestris（AA）与B.oleracea（CC）的亲缘关系比与B.nigra（BB）的要近;异源多倍体B.napus（AACC）比起其二倍体祖先之一B.campestris（AA）与另一个     

序列消除与异源多倍体植物基因组的进化

经杂交后多倍化形成的异源多倍体植物,被认为在其形成的早期阶段经历了DNA序列消除过程。发生消除的序列既涉及到高拷贝的序列也有低拷贝的序列,而且大多数情况下倾向于消除来自其中一个亲本的序列。序列消除的模式因基因组组成和物种的不同而有差异,并且可能受到细胞质的影响。尽管序列消除的分子机制还不是很清楚,但很多证据已表明非同源染色体之间的互作不是主要的原因。目前认为,序列消除增加了非同源染色体之间的差异,为多倍化后在减数分裂过程中快速恢复二倍化的染色体配对模式提供了物质基础,这样更有利于多倍体在自然界快速稳定。     

线粒体基因组:结构特点和基因含量进化

线粒体具有其自身的遗传系统——一个来自内共生的α-变形细菌祖先的基因组。线粒体基因组的生物学功能非常保守,仅涉及与线粒体有关的5个方面的过程:呼吸和氧化磷酸化、翻译、转录、RNA成熟和蛋白运输。真核生物线粒体基因含量的变化异常显著,在包括被子植物在内的各种真核生物相对频繁地发生线粒体基因丢失的同时,动物和某些植物类群的线粒体基因含量相对来说则比较稳定。tRNA基因含量的变化反映了线粒体对来自核的tRNA在使用上的差异,而蛋白基因含量的变化主要是由于功能性的基因转移到核所造成的。对线粒体基因组学领域中有关基因组起源、结构和基因含量进化方面的研究进行综述。