糙刺参（Stichopus horrens）线粒体基因组及一种新的基因排列顺序

线粒体基因组序列在后口动物进化研究中有着重要的作用.本研究使用PCR方法获得糙刺参（Stichopus horrens）线粒体全基因组序列.该序列全长16257bp,包含13个蛋白编码基因,22个tRNA基因和2个rRNA基因.除了一个蛋白编码基因（nad6）和5个tRNA基因（tRNASer（UCN）,tRNAGln,tRNAAla,tRNAVal,tRNAAsp）在轻链上编码外,其余的基因都在重链上编码.糙刺参线粒体重链碱基有30.8%A,23.7%C,16.2%G,和29.3%T构成.假定的线粒体控制区长675bp.基因间间隔碱基长1～50bp,共227bp.11个基因间有重叠碱基,长1～10bp,共25bp.13个蛋白编码基因起始密码子均为ATG,终止密码子大多为TAA（nad3和nad4的为TAG）.亮氨酸编码频率最高（16.29%）,随后是丝氨酸（10.34%）和苯丙氨酸（8.37%）.所有的22个tRNA基因均能折叠成三叶草结构.通过和其他4种海参的线粒体基因排列顺序比较,本研究发现糙刺参的线粒体基因排列顺序是一种新的排列方式.     

萧氏松茎象线粒体基因组全序列测定与分析

象甲是鞘翅目中物种最丰富的类群, 目前关于其线粒体基因组全序列的研究还未见报道。本研究利用长距PCR和引物步移法对萧氏松茎象Hylobitelus xiaoi Zhang线粒体基因组全序列进行了测定。结果显示： 萧氏松茎象线粒体基因组序列全长16 123 bp（GenBank登录号为JX847496）, 共编码37个基因和1个非编码的控制区, 基因次序与典型的六足动物线粒体基因排列一致, 未发现基因重排现象。在基因组中两个值得注意的发现分别是： 1）N链上存在1个额外的trnV-like序列, 反密码子为GAC, 长度为69 bp, 其中65 bp与J链上的trnD重叠; 2）trnS^UCN和nad1之间存在1个长度为232 bp的基因间隔区。全部13个蛋白质编码基因的起始密码子均为ATN, 9个蛋白质编码基因的终止密码子为TAA, 其余4个蛋白质编码基因中, nad1和cox2的终止密码子为TAG, nad4和nad5则以不完整的终止密码子T作为终止信号。除trnS^AGN外, 其余的tRNAs均可形成典型的三叶草结构。而trnS^AGN的反密码子由TCT替代GCT, 反密码子臂延长形成9 bp（中间含1个碱基突起）, TΨC臂由正常的5 bp变为6 bp, DHU臂缩短仅1 bp, 各个臂之间没有连接碱基。线粒体控制区中包括10处长度不少于5 bp的poly-T（最长poly-T长度为14 bp）和2处微卫星样重复序列 (TA)₆和(TA)₉。本研究结果为探讨象甲总科在鞘翅目中的系统学地位及其与其他总科间的系统发生关系等问题提供了重要的分子生物学数据。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP合成酶 atp6 基因转录本 RNA 编辑

紫稻（Oryza sativa L.）细胞质雄性不育系紫稻A是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术,得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp6基因转录本cDNA序列。通过与基因组序列比对发现：樱香Aatp6cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp6 cDNA序列中有16个编辑位点,在樱香B cDNA序列16个编辑位点位于15个密码子中,所编码的氨基酸均发生改变：在1003位点由C替换为T,导致原来编码谷氨酰胺密码子（CAA）成为终止密码子（TAA）,保证atp6 mRNA编码一个正常的ATP6多肽;而由于没有发生RNA编辑,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。研究表明,RNA编辑在合成正常的ATP6多肽的过程中具有至关重要的作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

玉米蚜线粒体基因组测序及蚜族系统发育分析

为探究玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)线粒体基因组结构特征及蚜族(Aphidini)的系统发育关系,本研究利用高通量测序技术测定了玉米蚜线粒体基因组全序列。选择已知的蚜族18个物种线粒体基因组作为内群,选择长管蚜族(Macrosiphini)2个物种线粒体基因组作为外群,利用最大似然法(maximum likelihood method)和贝叶斯法(Bayesian inference method)重建蚜族的系统发育关系。玉米蚜的线粒体基因组全长为15 096 bp,呈环状,包括13个蛋白质编码基因(protein-coding genes)、 22个tRNA基因和2个rRNA基因,还有一段非编码控制区。13个蛋白质编码基因的起始密码子全为ATN; 3个蛋白质编码基因cox1、nad4和nad5具有不完整的终止密码子T或TA,其余10个蛋白质编码基因为完整的终止密码子TAA或TAG。本研究利用线粒体基因组数据重建了蚜族的系统发育关系,最大似然法和贝叶斯法构建的蚜族的系统发育关系是基本一致的。其中,色蚜属(Melanaphis)、桃粉蚜属(Hyalopterus)、蚜...     

斑翅草螽线粒体基因组序列测定与分析

已经测定的昆虫线粒体基因组中, 直翅目草螽亚科的疑钩额螽Ruspolia dubia线粒体控制区长度最短, 仅70 bp。为此, 本研究采用L-PCR结合二次PCR扩增策略对另一种草螽亚科昆虫斑翅草螽Conocephalus maculates线粒体基因组序列进行了测定。序列注释发现: 斑翅草螽线粒体基因组序列全长15 898 bp, A+T含量为72.05%, 基因排列与典型的节肢动物线粒体基因组一致。全部蛋白质编码基因以典型的ATN作为起始密码子, 9个蛋白质编码基因具有完整的终止密码子, 其余4个以不完整的T作为终止信号。除trnS^AGN外, 其余21个tRNAs均可折叠形成典型的三叶草结构, 依照Steinberg等(1997)线粒体特殊tRNA结构类型-9, trnS^AGN的DHU臂形成一个7 nt环, 反密码子臂则长达9 bp, 含1个突起碱基, 而不是正常的5 bp。斑翅草螽与其他直翅目昆虫线粒体基因组的主要区别在于, 在trnS^UCN和nad1, nad1和trnL^CUN基因间各存在一段罕见的、大段的基因间隔序列, 长度分别为78 bp和360 bp。其中, 位于nad1和trnL^CUN之间的基因间隔序列N链可形成一个包含完整起始、终止密码子(ATT/TAA)、编码103个氨基酸的未知开放阅读框。同义密码子使用偏好与线粒体基因组编码的tRNA反密码子匹配情况无关, 但与密码子第3位点的碱基组成紧密相关; 相对密码子使用频率(relative synonymous codon usage, RSCU)大于1的密码子, 其第3位点全部是A或T。在已经测定的直翅目昆虫线粒体基因组tRNAs中, 均存在一定数量的碱基错配, 且以G-U弱配对为主, 表明G-U配对在线粒体基因组中可能是一种正常的碱基配对形式。本研究测定的斑翅草螽线粒体基因组序列, 和先前已经测定的直翅目线粒体基因组序列一起, 可以为重建直翅目的进化历史提供数据资源。     

两种纺织娘线粒体基因组的比较分析

目前关于螽斯科昆虫的线粒体基因组全序列及其分子进化的研究报道很少。本研究利用L-PCR技术结合嵌套步移PCR扩增获得纺织娘Mecopoda elongata和日本纺织娘M. niponensis的线粒体基因组全序列, 同时对二者之间的碱基组成和结构特点进行了比较分析。结果显示： 纺织娘线粒体基因组（GenBank登录号JQ917910）序列全长15 284 bp, A+T含量71.8%; 日本纺织娘线粒体基因组（GenBank登录号 JQ917909）序列全长15 364 bp, A+T含量72.4%; 2种纺织娘序列长度差异主要是控制区长度不同引起（纺织娘控制区长294 bp, 日本纺织娘控制区长393 bp）。2种纺织娘基因组基因含量、 相对位置及转录方向均与其他已报道的螽斯科昆虫一致, 未发现基因重排现象; 基因组中均存在较长的间隔序列, 在trnA/trnR之间的间隔序列长度分别为63 bp与68 bp, 在trnQ/trnM之间的分别为55 bp和26 bp, 在trnS^UCN/nad1之间的均为21 bp。而最长的基因重叠区域在2种纺织娘trnC/trnW之间均为8 bp, 在atp8/atp6和nad4L/nad4L之间均为7 bp。蛋白质编码基因的碱基组成和密码子使用均具有明显的偏倚性; 除nad1和nad2以特殊的TTG作为起始密码子, cox1使用特殊的起始密码子ATGA外, 其余的10种蛋白质编码基因均使用典型的ATN作为起始密码子。在tRNA基因中, 除trnS^AGN外, 均能折叠形成典型的三叶草形二级结构。在这些tRNA基因中均存在一定数目的以G-U错配为主的碱基错配, 类似现象同样存在于其他已测定的六足动物线粒体基因组中, 表明G-U配对在线粒体基因组中很可能是一种完全正常的碱基配对方式。基因组中控制区的A+T含量略低于线粒体基因组的其他区域, 表明高A+T含量并不是该区域的必要特征。本研究结果为螽斯科系统发生关系重建积累了有价值的数据资料。     

黑毛皮蠹线粒体基因组分析及皮蠹科系统发育分析

【目的】分析黑毛皮蠹Attagenus unicolor japonicus的线粒体基因组结构及皮蠹科的系统发育。【方法】本研究利用下一代测序方法测定了黑毛皮蠹的近完全线粒体基因组序列,并基于39种昆虫的cox1基因序列,通过最大似然法和贝叶斯法构建了皮蠹科的系统发育树。【结果】黑毛皮蠹线粒体基因组包含37个基因(2个rRNA基因,22个tRNA基因,13个蛋白质编码基因)和一段不完全的控制区,总长度为14 793 bp(GenBank登录号:MG017450)。基因排列顺序与已经发表的大多数昆虫线粒体基因组相同,不具有基因重排现象。13个蛋白质编码基因中除nad1和nad2之外其他基因的起始密码子均是典型的ATN,而nad1和nad2推断的起始密码子是TTG;除cox2,nad5及nad6基因终止密码子为不完全的终止密码子T外,其他蛋白质编码基因的终止密码子是典型的TAA或TAG。除了trnS1之外,所有的tRNAs均可形成典型的三叶草结构,trnS1缺少DHU臂而形成了一个简单的环,不能形成稳定的三叶草结构。trnS1的反密码子变成了UCU,而不是更常见的GCU。16S rRNA的二级结构包括5个结构域(第Ⅰ,Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ结构域),第Ⅲ结构域普遍缺失而变成一条单一的核苷酸链连接第Ⅱ和第Ⅳ结构域,共44个螺旋。12S rRNA的二级结构包括4个结构域,共27个螺旋,其中螺旋H47序列变异性较高,由一个长茎和一个大环组成。系统发育分析结果显示,皮蠹科内亚科级别的系统发育关系为:((长皮蠹亚科(Megatominae)+毛皮蠹亚科(Attageninae))+皮蠹亚科(Dermestinae))。【结论】皮蠹亚科(Dermestinae)、皮蠹属Dermestes及圆皮蠹属Anthrenus均为单系群,斑皮蠹属Trogoderma为多系群。皮蠹亚科Dermestinae和皮蠹科剩余的类群构成姐妹群。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP合成酶atp6基因转录本RNA编辑

紫稻(Oryza sativa L.)细胞质雄性不育系紫稻A是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术,得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系(樱香A)及其保持系(樱香B)线粒体atp6基因转录本cDNA序列。通过与基因组序列比对发现:樱香Aatp6cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp6 cDNA序列中有16个编辑位点,在樱香B cDNA序列16个编辑位点位于15个密码子中,所编码的氨基酸均发生改变:在1003位点由C替换为T,导致原来编码谷氨酰胺密码子(CAA)成为终止密码子(TAA),保证atp6 mRNA编码一个正常的ATP6多肽;而由于没有发生RNA编辑,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。研究表明,RNA编辑在合成正常的ATP6多肽的过程中具有至关重要的作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

小长蝽线粒体基因组全序列测定与长蝽总科系统发育分析

为了解小长蝽Nysius ericae(Schilling)线粒体基因组结构及长蝽总科的分子系统发育关系。本试验采用Illumina MiSeq测序平台对小长蝽线粒体基因进行测序,对基因组序列进行拼装、注释和特征分析,利用最大似然法和贝叶斯法构建基于12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组核苷酸序列的系统发育树。小长蝽线粒体基因组全长为16 330 bp(GenBank登录号：MW465654),基因组包括13个蛋白编码基因(PCGs),22个tRNA基因,2个rRNA基因和1段非编码控制区。11个蛋白质编码基因的起始密码子为典型的ATN;cox1,nad4l的起始密码子为TTG。cob的终止密码子为TAG,其余蛋白编码基因的终止密码子为TAA。只有trnS1缺少DHU臂,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构。12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组序列构建的昆虫系统发育树结果显示,小长蝽与Nysius plebeius具有更近的亲缘关系,且与传统形态学分类基本一致。小长蝽线粒体基因组符合长蝽总科线粒体基因组的一般特征。结果表明小长蝽与N.plebeius的亲缘关系更近。     

黑条小车蝗线粒体基因组特征及其系统发育分析

为解析黑条小车蝗（Oedaleus decorus decorus）线粒体基因组特征及其在小车蝗属的系统发育地位,本研究利用长距离PCR技术和引物步移法测序对黑条小车蝗线粒体全基因组进行扩增和组装。结果表明,黑条小车蝗线粒体基因为典型双链环状DNA,全长15 914 bp,A+T含量为75.07%,包含13个蛋白编码基因、22个t RNA编码基因、2个rRNA编码基因和1个位于小核糖体RNA(small rRNA, srRNA)和tRNAIle之间的非编码控制区（D-loop区）。黑条小车蝗线粒体基因组中编码基因的数量及位置排序与小车蝗属其他近源种一致。黑条小车蝗线粒体13个蛋白编码基因的起始密码子均为ATN模式,除ND5使用不完整的T为终止密码子外,其他基因均使用完整的TAA作为终止密码子。22个tRNA编码基因中,21个能形成三叶草结构,只有tRNASer缺少DHU环。预测大核糖体RNA(large rRNA, lrRNA)二级结构共有6个结构域（结构域Ⅲ缺失）和47个茎环结构,预测srRNA二级结构包含3个结构域和31个茎环结构。基因间隔序列共计16处94 bp,间隔序列1～21...     

Plant Mitochondrial RNA Editing

RNA editing affects messenger RNAs and transfer RNAs in plant mitochondria by site-specific exchange of cytidine and uridine bases in both seed and nonseed plants. Distribution of the phenomenon among bryophytes has been unclear since RNA editing has been detected in some but not all liverworts and mosses. A more detailed understanding of RNA editing in plants required extended data sets for taxa and sequences investigated. Toward this aim an internal region of the mitochondrial nad5 gene (1104 nt) was analyzed in a large collection of bryophytes and green algae (Charales). The genomic nad5 sequences predict editing in 30 mosses, 2 hornworts, and 7 simple thalloid and leafy liverworts (Jungermanniidae). No editing is, however, required in seven species of the complex thalloid liverworts (Marchantiidae) and the algae. RNA editing among the Jungermanniidae, on the other hand, reaches frequencies of up to 6% of codons being modified. Predictability of RNA editing from the genomic sequences was confirmed by cDNA analysis in the mosses Schistostega pennata and Rhodobryum roseum, the hornworts Anthoceros husnotii and A. punctatus, and the liverworts Metzgeria conjugata and Moerckia flotoviana. All C-to-U nucleotide exchanges predicted to reestablish conserved codons were confirmed. Editing in the hornworts includes the removal of genomic stop codons by frequent reverse U-to-C edits. Expectedly, no RNA editing events were identified by cDNA analysis in the marchantiid liverworts Ricciocarpos natans, Corsinia coriandra, and Lunularia cruciata. The findings are discussed in relation to models on the phylogeny of land plants. Received: 2 April 1998 / Accepted: 4 August 1998     

Variation in sequence and RNA editing within core domains of mitochondrial group II introns among plants

The 3' regions of several group II introns within the mitochondrial genes nad1 and nad7 show unexpected sequence divergence among flowering plants, and the core domains 5 and 6 are predicted to have weaker helical structure than those in self-splicing group II introns. To assess whether RNA editing improves helical stability by the conversion of A-C mispairs to A-U pairs, we sequenced RT-PCR amplification products derived from excised intron RNAs or partially spliced precursors. Only in some cases was editing observed to strengthen the predicted helices. Moreover, the editing status within nad1 intron 1 and nad7 intron 4 was seen to differ among plant species, so that homologous intron sequences shared lower similarity at the RNA level than at the DNA level. Plant-specific variation was also seen in the length of the linker joining domains 5 and 6 of nad7 intron 3; it ranged from 4 nt in wheat to 11 nt in soybean, in contrast to the 2-4 nt length typical of classical group II introns. However, this intron is excised as a lariat structure with a domain 6 branchpoint adenosine. Our observations suggest that the core structures and sequences of these plant mitochondrial introns are subject to less stringent evolutionary constraints than conventional group II introns.