线粒体全基因组揭示嫩江流域史前人群遗传结构的动态变化

嫩江流域是中国东北地区古代先民的重要栖息地之一。自新石器时代开始这里的先民一直以渔猎经济为主要生活方式,直到新石器时代晚期至早期青铜时代才开始兼营畜牧业和少量的种植业。嫩江流域青铜时代的生业模式的转变是否伴随着外来人群的融合与替代一直是考古研究的热点。为了探讨嫩江流域新石器时代与青铜铁器时代人群的构成是否改变,我们对嫩江流域新石器时代至青铜铁器时代的24个个体进行了线粒体全基因组分析。分析结果表明：嫩江流域青铜铁器时代人群与新石器时代人群具有一定遗传连续性的同时,晚期人群与西辽河地区古代人群有着更近的遗传联系,表明西辽河地区古代居民对嫩江流域青铜铁器时代人群具有部分遗传贡献。结合考古学文化、古气候学数据以及语言学证据,我们推测距今4000-3000年间,西辽河地区古代居民曾迁入到嫩江流域,并留下遗传印记。     

贵州水族人群线粒体DNA序列多态分析

研究了我国贵州水族64个个体线粒体DNA控制区第一高变区序列的变异情况,在所测定的495bp序列中,共检测到73个点存在变异,界定了48种不同的单倍型,单倍型的系统发育分析表明水族中存在一些古老的单倍型类型,并且其中的几个单倍型在欧亚人群中也存在分布,来自群体历史动态分析估算的水族群体扩张时间距今约6万年,这些结果提示水族是一个古老的民族群体,结合前期测定的广西壮族以及其他报道的民族人群的比较分析发现,水族在总体上表现出与壮族相近,但又不同于壮族这一典型的南方民族群体。     

高等植物线粒体与细胞核和叶绿体之间遗传物质的水平转移

在线粒体基因组中存在着来自细胞核和叶绿体的DNA,这些外源DNA的存在增加了线粒体基因组的复杂性.概述了近年来关于线粒体与细胞核和叶绿体之间遗传物质水平转移方面的研究现状.     

植绥螨科线粒体基因组研究进展

植绥螨科属于囊螨总科,大部分植绥螨为害螨、害虫的重要天敌,在农业生产上具有重要的应用价值。其线粒体基因组具有独特特征,引起了生物学家的广泛关注。本文就植绥螨科线粒体基因组的结构、非编码区、碱基组成、基因重排和tRNA的特征进行综述,其特征有：（1）植绥螨科中发现了螯肢动物最大的线粒体基因组;（2）植绥螨科线粒体基因组非编码区的AT含量差异大,编码区的AT含量差异小;（3）植绥螨科线粒体基因组均发生了不同程度的的基因重排;（4）已测定的植绥螨科部分物种tRNA基因二级结构出现了截短和碱基错配的现象,部分物种的线粒体基因组出现反密码子突变的情况。在今后的研究中应进一步测定植绥螨科关键类群的线粒体基因组,深入分析植绥螨科出现大量基因重排的原因,以期能反映植绥螨科的真实进化历程。     

长江上游异鳔鳅鮀线粒体控制区遗传多样性

异鳔鳅鮀(Xenophysogobio boulengeri)是长江上游特有鱼类,目前主要分布在长江上游干流及岷江江段,近年来其资源量呈显著下降趋势。本研究采用线粒体DNA(mt DNA)控制区序列,分析江津、南溪、犍为和水富4个群体共178尾异鰾鳅鮀的遗传多样性。结果表明:异鳔鳅鮀线粒体控制区序列共检测出38个变异位点,定义41个单倍型;平均单倍型多样性(Hd)和平均核苷酸多样性(Pi)分别为0.817和0.002;分子方差分析(AMOVA)显示总群体间无显著遗传分化,绝大部分变异来自群体内部;但基因流(Nm)分析显示部分群体间基因交流受到阻碍,两两群体间的FST值支持部分群体间出现初步分化;错配分布及中性检验表明,异鳔鳅鮀在历史上曾发生过群体扩张事件,发生群体扩张的时间是0.0173 Ma;单倍型网络结构及NJ系统发育分析显示异鳔鳅鮀遗传结构比较单一。基于上述结论,应将异鳔鳅鮀作为一个整体进行就地保护。     

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。     

现代罗布人mtDNA 9bp序列缺失频率与DYS287位点多态性研究

目的:研究现代罗布人线粒体DNA 9bp序列缺失频率与Y染色体DYS287位点多态性.方法:分别采用PCR扩增直接测序法和PCR结合琼脂糖凝胶电泳检测法对不同位点的多态性进行分析.结果:在48名无关现代罗布人群个体中,线粒体DNA9bp序列缺失频率为8.3%,在34名无关现代罗布人群男性个体中DYS287全部显示为YAP-.结论:获得现代罗布人线粒体DNA 9bp序列缺失频率与Y染色体DYS287位点多态性数据,为该群体遗传关系的分析、法医学鉴定及该群体的起源提供了一定的遗传背景资料.     

中国西藏拉托唐古墓地古代居民线粒体全基因组研究

目前青藏高原高海拔地区古DNA研究匮乏。拉托唐古墓地位于青藏高原西南高海拔区域,本文对该墓地出土距今约700年的人骨进行古DNA提取,捕获了高质量线粒体全基因组数据,结合东亚线粒体基因组数据库,运用遗传统计方法开展分析。研究结果表明,距今3000年以内青藏高原西南部人群的遗传历史具有连续性,距今700年左右的拉托唐古墓地居民与距今3150-1250年的古代尼泊尔居民以及现代中国西藏居民母系遗传关系较近,且他们都具有共同的M9a1a1c1b1a单倍群。对M9a1a1c1b1a单倍群的深入研究发现,距今10930-5150年期间青藏高原可能发生了人口扩张事件。以上结果为我们了解古代青藏高原高海拔地区人群遗传历史提供了重要信息。     

啮总目昆虫的线粒体基因组多样性及系统发育研究进展

啮总目包括啮虫目（皮虱和书虱）和虱目（羽虱和吸虱）,是农业和医学等领域具有重要经济意义和研究价值的类群,目前已鉴定和描述的物种超过10 000个。啮总目昆虫线粒体基因组的变异性在昆虫各类群中最为剧烈,这些变异包括基因组的结构、基因排序、基因含量和链上分布等诸多方面。本文全面分析和总结了啮总目昆虫裂化线粒体基因组的进化属性,并结合两侧对称动物线粒体基因组的裂化特征重构了线粒体基因组环裂化的过程。引入“线粒体基因组核型”的概念来描述动物线粒体基因组丰富的变异程度。动物线粒体的染色体有减小的趋势,而线粒体基因组的裂化正是体现这种趋势的一种重要策略。同时,总结和探讨了目前具有争议的啮总目主要类群间的系统发育关系。本综述为啮总目昆虫线粒体基因组学、啮总目系统发生关系以及两侧对称动物线粒体基因组进化模式的研究提供一个新的视角。     

线粒体稳态失衡与心脏衰老及相关疾病

随着年龄的增长,衰老的心脏会发生左室肥厚、舒张功能不全、瓣膜功能下降、心肌纤维化增加、电传导异常等病理变化.线粒体作为真核细胞中调控代谢的关键细胞器,是细胞内合成ATP的重要场所.由于心脏一刻不停地收缩需要大量ATP提供能量,线粒体稳态对于维持正常的心脏功能至关重要,而线粒体稳态失衡则会导致心脏功能发生异常.本文主要阐述了衰老心脏中线粒体的异常变化,探讨了线粒体形态与数量变化、线粒体代谢异常、线粒体质量控制失衡、线粒体基因组和转录组改变等线粒体稳态失衡在常见衰老相关心脏疾病发生发展中的重要作用,总结了靶向线粒体干预衰老相关心脏疾病的现状与前景,为研究线粒体相关心脏疾病的细胞分子机制,治疗衰老相关的心脏疾病提供新的思路.     

PNAS：研究深度解析人类基因交流

中科院上海生科院计算生物学所。德国马普研究院等处的研究人员发表了题为”Genetic Dating Indicates that the Asian-Papuan Admixture through Eastern Indonesia Corresponds to the Austronesian Expansion”的文章，巧妙利用人群迁移过程中由于基因交流（遗传混合）产生的特殊遗传结构并首次利用基因组范围的重组信息，研究了现代人类在亚太地区影响最大的一次人口扩张事件--南岛人群的基因交流和扩张时间。相关成果公布在PNAS上。     

昆虫比较线粒体基因组学研究进展

动物线粒体基因组因其基因组成稳定、基因排列相对保守、普遍为母系遗传、极少发生重组等而被广泛应用于进化与系统发育等研究。目前,昆虫中已有356个线粒体基因组序列被测定,代表了33个目中的28个目。大量比较基因组学研究使得我们对昆虫线粒体基因组的特征与进化方式有了较为清晰的认识。本文对昆虫线粒体基因组的测序进展、基因组的结构特征、碱基组成、控制区的特征、基因重排及其机理、进化速率及其在昆虫系统发育研究中的应用等方面的研究进展进行介绍。     

郑州青台遗址新石器时代中晚期人群龋齿的统计与分析

本文通过对郑州青台遗址新石器时代中晚期91例个体、1913枚牙齿罹患龋齿的统计与分析可知,青台人群患龋率为71.43%,龋齿率为13.38%。其中,龋齿率女性高于男性,可能与女性孕期生理变化、食物选择及性别分工等有关。上颌龋齿率高于下颌,臼齿及咬合面为龋齿易患齿类及部位。通过对比可知青台人群显示出较高的龋齿罹患率,暗示该人群饮食中应包含较多的碳水化合物类食物,这可能与新石器时代中晚期黄河中游发达的旱作农业有关。此外,龋齿率在黄河及长江中、下游新石器时代农业人群中的区域性差异可能与龋病病因的复杂性和各地区不同的文化面貌、人群生活方式有关。     

中国菜粉蝶线粒体基因组遗传多样性分析

菜粉蝶Pieris rapae是十字花科蔬菜重要的农业害虫。为了深入了解中国菜粉蝶的群体遗传特征,通过高通量测序获取了中国5个群体48头菜粉蝶的线粒体全基因组,并分析了不同群体间的遗传结构与多样性。结果表明：菜粉蝶群体间有较高的线粒体单倍型多样性;相对封闭的山区和盆地地区的核苷酸多样性较低;群体间的平均遗传分化指数（FST）仅0.042,表明不同群体间的遗传分化水平较低,这也暗示了群体间基因交流频繁,推测这与甘蓝等蔬菜频繁运输有关;线粒体进化树和网络图均未形成明显的地理谱系,南北方群体之间没有明显的遗传结构差异;总群体的Tajima''s D和Fu''s Fs值均为负值,且达到了显著水平,这意味着中国地区的菜粉蝶可能经历过群体扩张事件。     

中国近海细鳞鯻线粒体控制区的遗传多样性

通过线粒体控制区序列的分析,研究采自中国南海及东海5个群体102尾细鳞鯻的遗传多样性。发现在962 bp序列中有205个变异位点,其中135个为简约信息位点,共定义102个单倍型。中国近海细鳞鯻总体呈现出较高的遗传多样性特征(Hd=1.000,Pi=0.022),其中博鳌最高(Hd=1.000,Pi=0.028),平潭最低(Hd=1.000,Pi=0.014)。不同地理群体间无明显分化,基因交流频繁(Fst=-0.014—0.041,P0.05);中性检验均为显著负值,推测在16.9万年—5.06万年前,即中-晚更新世出现种群扩张。系统邻接树和单倍型网络图均出现3个显著分化的谱系(谱系间Fst=0.508—0.698,P0.001;净遗传距离Da=0.024—0.031),且各谱系中均有不同地理来源的群体。3个谱系间分歧时间大约在1.07百万年—0.24百万年前,推测可能是更新世冰期边缘海的出现导致群体隔离而产生分化。谱系A(Lineage A)包含85.3%的个体,其总体遗传多样性较高(Hd=1.000,Pi=0.012),其中平潭最高(Hd=1.000,Pi=0.014),合浦最低(Hd=1.000,Pi=0.010);群体间Fst在-0.021—0.068之间,P0.005;AMOVA分析显示只有1.97%的变异来自于种群间,表明群体间也无明显分化;中性检验均为显著负值,推测在25.4万年—7.6万年前出现种群扩张。中国近海细鳞鯻主要受到中-晚更新世海侵和海退的影响而出现种群扩张使得谱系间发生二次接触,最终形成具有显著谱系结构但无地理分化的情况。     

中华卵索线虫线粒体基因组多态性分析

为完善昆虫病原索科线虫线粒体基因组全序列数据库, 更系统地研究其基因组特征和系统演化规律, 进而为发挥该线虫生防潜力打下基础, 我们开展了中华卵索线虫Ovomermis sinensis线粒体全基因组的研究。该研究通过线粒体基因组滚环复制及酶切图谱, 揭示了中华卵索线虫线粒体基因组具有种内遗传多态性, 即群体中单体线虫具有独特的酶切条带, 且条带累加之和变化范围较大, 为16.5～24.5 kb。为进一步了解线粒体基因组多态性特征及产生的分子机制, 采用两步长PCR方法对2条代表性成虫线粒体基因组进行了测序及拼接, 得其全长分别为18 864和16 777 bp。对这2条序列的比对表明, 线粒体基因组中位于ND2和ND4之间的可变区域, 不仅基因排列顺序不同, 且存在ND3基因重复现象, 这是导致中华卵索线虫线粒体基因组呈现多态性的主要原因。通过对以上研究结果的分析及与GenBank中已有的6种索科线虫线粒体基因组序列进行比对, 概括出其线粒体基因组基本特点: ①线粒体基因排列顺序各不相同;②部分线虫线粒体基因存在重复现象, 且重复次数不同;③线粒体基因组大小存在很大差异。     

群体遗传学下动物驯化研究进展

动物驯化是将野生动物改变为能够长期稳定饲养的家养动物的过程。作为新石器时代农业革命的内容,驯化是人类社会文明进步的重要标志之一。由于和人类的密切关系,驯化不仅改变了动物的野生状态,也改变了人类的生活习性和文明进程。动物驯化研究的关键问题包含驯化祖先是谁、驯化所产生的改变及驯化时间地点等。随着高通量基因组技术和对应分析方法的发展,目前研究动物驯化一般基于群体水平,在群体遗传学的框架下研究动物驯化过程中的重要事件。本文总结了群体遗传学下动物驯化研究的相关内容,包括群体动态历史、选择信号、基因交流等,着重介绍了基因选择初始时间和基因交流时间两个新的拓展内容及分析方法,概述了家猪(Sus scrofa f. domestica)、家鸡(Gallus gallus domesticus)、绵羊(Ovis aries)和山羊(Caprine hircus)等几种主要农业动物近期驯化研究的进展,以期为动物驯化研究提供了新的方向和视角。     

后生动物线粒体基因组:起源、大小和基因排列进化

由于受到强烈的进化约束,后生动物线粒体基因组在大小和基因含量上一直保持稳定,相比之下核基因组则发生了巨大的改变。后生动物线粒体基因组结构的可塑性在一定程度上归功于可能由tRNA基因介导的基因重排事件,虽然亲缘关系密切的物种间也可能出现基因重排,但同门内的线粒体基因组仍趋向于具有类似的结构特征。我们对后生动物线粒体基因组的起源、大小和基因排列进化方面的特点进行了介绍。     

基因组时代线粒体基因组拼装策略及软件应用现状

随着测序技术的不断发展,越来越多物种的全基因组数据被测定和广泛应用。在二代基因组数据爆发式增长的同时,除了核基因组数据,线粒体基因组数据也非常重要。高通量测序的全基因组序列中除了核基因组序列也包括线粒体基因组序列,如何从海量的全基因组数据中提取和拼装线粒体基因组序列并加以应用成为线粒体基因组在分子生物学、遗传学和医学等方面的研究方向之一。基于此,从全基因组数据中提取线粒体基因组序列的策略及相关的软件不断发展。根据从全基因组数据中锚定线粒体reads的方式和后续拼装策略的不同,可以分为有参考序列拼装方法和从头拼装方法,不同拼装策略及软件也表现出各自的优势和局限性。本文总结并比较了当前从全基因组数据中获得线粒体基因组数据的策略和软件应用,并对使用者在使用不同策略和相关软件方面给予建议,以期为线粒体基因组在生命科学的相关研究中提供方法上的参考。     

广西顶蛳山遗址人骨的龋齿病理观察

顶蛳山遗址位于广西壮族自治区南宁市邕宁区,保存了丰富的新石器时代文化遗存以及大量的古人类骨骼遗存。本文主要从龋齿研究入手,对顶蛳山二、三期文化(8-7 ka BP)中大于15岁的169个体的2737枚恒齿进行了观察。分别统计了龋齿等级和个体和牙齿患龋率以评估人群患龋情况,进而分析顶蛳山遗址人群的口腔健康状况,并探讨了食物构成、饮食行为与社会经济等。统计结果表明,顶蛳山遗址人群的个体和牙齿患龋率都较高。患龋率在两性、葬式、年龄段间都存在差异,女性患龋程度要高于男性;不同葬式之间差异也显著,随着年龄的增长患龋的比例和程度也随之加深。通过与其他8组新石器时代国内遗址人群的个体和牙齿患龋率的对比,我们看到包含顶蛳山在内的三组华南渔猎采集遗址的个体和牙齿患龋率都要高于其他遗址,农业遗址的人群要低于华南遗址的患龋率,而混合经济遗址的患龋率最低。龋齿的出现与人类饮食中的碳水化合物关系密切。据此,我们推测顶蛳山及其他两组华南遗址的高患龋与碳水化合物的摄入关系密切,但这与一般所认为的农业的出现没有联系。三组遗址都是以渔猎采集主导的社会经济形态,并且这时期农业并未传播至华南地区。因此我们的分析表明高患龋率与农业并没有必然联系,而华南地区当时人群所食用的碳水化合物可能源于当地的块茎类和含蔗糖类植物。