猛禽类15种鸟类线粒体tRNA基因序列及二级结构的比较研究

利用PCR方法扩增13个猛禽类物种线粒体基因组中3个主要的tRNA基因簇：IQM(tRNA^lle-tRNA^gln-tRNA^Met)、WANCY(tRNA^Trp-tRNA^Ala-tRNA^Asn-tRNA^Cys-tRNA^Tyr。)和HSL(tRNA^His-tRNA^Ser(AGY)-tRNA^Leu(CUN)),测序后结合GenBank已登陆的游隼和普通鵟相应序列探讨猛禽类共15种鸟类的分子系统进化。3个目的片段长度分别为212～214bp、353～362bp、205～208bp,通过比较这些tRNA基因序列和二级结构差异,发现可变核苷酸位点占47％,这些变异中67％出现在环区,且存在插入和(或)缺失。茎区相对保守,其中一些变异如双链的互补性碱基突变、G-U配对等对于维系tRNA二级结构的稳定性非常重要。以夜鹰为外群分别构建了15个猛禽类物种共11个线粒体tRNA基因全序列和茎区序列的NJ树和MP树．其中基于全序列的系统发育树分支具有较高的自引导值,因此该数据集所反映的猛禽类系统发育关系可能更接近真实水平。系统发育分析显示,隼形目鹰科更接近于鸱鹗科而不是隼科,而草鹗科的分类地位也与传统的形态学和DNA-DNA杂交数据的结论存在分歧。比较物种问tRNA基因二级结构发现,部分tRNA基因中的核苷酸插入和缺失特征在科水平具有共同衍征,提示这些特征对于猛禽类科间系统发育关系具有较高的参考价值。     

裸子植物5S rRNA基因序列变异及二级结构特征

在高等植物中,5SrRNA基因一级结构是高度保守的,二级结构也相当一致。通过比较18种裸子植物5SrRNA基因序列和二级结构变异,发现55％的核苷酸位点是可变的,这种变异有68％发生在干区（双链区）,其中一些变异,如双链的互补性核苷酸替代,GU配对等能够维系5SrRNA二级结构的稳定性。环区相对保守,这与5SrRNA三级结构折叠或在转录翻译过程中蛋白质、RNA的结合相关。另外,首次报道了松属环E区核苷酸的变异性,这可能与其他区域的变异一样,是假基因造成的结果。5SrRNA基因信息可反映大分类群的系统进化关系,但由于基因长度短,信息量小,其在近缘种系统分类的应用受到限制。     

大豆蚜线粒体基因组序列测定与分析

采用LongPCR和引物步移法测得大豆蚜Aphis glycines Matsumura线粒体基因组约90%的序列,并与蚜总科Aphidoidea已报道的3种蚜虫进行了比较。结果表明:已测得的序列长度为13696bp,AT含量为83.3%;蛋白质编码基因起始密码子都为ATN,COI、ND4、CYTB、ND2使用不完整终止密码子T,其余都使用常见终止密码子TAA;15个tRNA基因除tRNA-W外都能折叠成典型的三叶草二级结构。比较大豆蚜、豌豆蚜Acyrthosiphon pisum(Harris)、麦二叉蚜Schizaphis graminum(Rondani)和葡萄根瘤蚜Daktulosphaira vitifoliae(Fitch)的线粒体基因组,结果表明4个种均具有后生动物线粒体基因组中常见的基因,基因顺序与假想昆虫祖先的排列方式相同,但豌豆蚜包含3个tRNA-M;蛋白质编码基因的起始密码子都为ATN,除葡萄根瘤蚜外,其他3种蚜虫的COⅠ、ND4使用不完整终止密码子T;tRNA-W的二级结构中都存在TψC臂中"茎"的结构缺失,只有环的结构;而蛋白质编码基因使用最频繁的氨基酸略有不同,大豆蚜为Leu,豌豆蚜和麦二叉蚜为Ile;大豆蚜和麦二叉蚜的ND4/ND4L都存在7bp的重叠序列,而豌豆蚜和葡萄根瘤蚜没有发现此现象。     

中华攀雀线粒体基因组全序列测定与分析

该研究使用长PCR扩增和引物步移法测定了中华攀雀(Remiz consobrinus)线粒体基因组全序列,在对序列进行拼接和注释的基础上,分析了其结构、序列组成及蛋白编码基因密码子使用情况等,并对22个tRNA和2个rRNA的二级结构以及控制区结构进行了预测及系统发育分析,为雀形目鸟类的系统发育研究提供了新信息。中华攀雀线粒体基因组全长16737bp,GenBank登录号KC463856,碱基A、T、C、G的含量分别为27.8%、21.5%、35.4%及15.3%,37个基因排列顺序与已报道的其他鸟类基本一致,包含13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因及1个非编码的控制区(D-loop),有18对基因间共存在77bp的间隔,7对基因间共存在30bp的重叠。除ND3基因的起始密码子为ATT外,其余均为标准的ATG,11个蛋白编码基因的终止密码子为TAA、TAG、AGA或AGG,2个为不完全终止密码子T(COⅢ、ND4)。除tRNASer-AGNDHU臂缺失外,其余21个tRNA均可形成典型的三叶草结构,在出现的27处碱基错配中有19处为常见的G-U错配。SrRNA和LrRNA二级结构分别包含3个结构域47个茎环结构和6个结构域60个茎环结构,与所发表的其他鸟类rRNA二级结构大体一致。中华攀雀控制区发现了同样存在于其他鸟类控制区的保守框F-box、D-box、C-box、B-box、Bird similarity-box和CSB1-box。该研究支持将攀雀科作为独立的科,同时,支持莺总科与攀雀科的单系性。     

东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡线粒体基因组序列测定与分析

喜马拉雅雪鸡属国家二级保护动物,是生存海拔最高的鸡类,同时在维持生态平衡和鸟类高海拔适应性研究中具有重要的科研价值。本研究以东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡为研究对象,采用直接测序法,拼接组装获得该物种线粒体(mtDNA)全基因组序列,对mtDNA全序列进行注释和结构分析,并选择GenBank已提交的鸡形目鸟类mtDNA序列,利用邻接法构建系统发育树,为该物种的有效保护和开发利用提供分子水平的依据。结果表明:喜马拉雅雪鸡的mtDNA全长为16 691 bp,基因种类、数量及排列顺序与鸟类线粒体基因典型排列顺序一致。基因组核苷酸含量为A:30.2%;T:23.9%;C:32.2%;G:13.8%;(A+T)含量(54%)略高于G+C (46%)含量,AT-skew为0.116 7,有一定的碱基偏好。在本研究中,东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡起始密码子以ATG为主,终止密码子以TAA为主。预测了22个tRNA的二级结构,均能形成典型的三叶草结构,共有错配25处,以GU错配为主,喜马拉雅雪鸡tRNASer (UCN)基因比藏雪鸡的tRNASer (UCN)基因多出3个碱基;系统发育树构建表明雪鸡与鹌鹑关系最近,我们发现东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡与甘肃阿克塞自治县喜马拉雅雪鸡形成两个独立的进化支。     

基于18S rRNA和线粒体16S rRNA基因序列的柳蚕进化分析

为探讨柳蚕Actias selene Hübner与鳞翅目昆虫的系统发育关系,本研究利用PCR扩增获得了柳蚕核糖体18S rRNA和线粒体16S rRNA基因的部分序列,长度分别为391bp和428bp。并采用邻近距离法(NJ)、最大简约法(MP)、类平均聚类法(UPGMA)构建系统进化树。结果表明,柳蚕线粒体16SrRNA基因序列与大蚕蛾科昆虫的16SrRNA基因序列均表现出偏好于碱基AT的倾向。柳蚕与所研究的其它蚕类的遗传距离介于0.016至0.140之间,其中与温带柞蚕Antheraea roylii的遗传距离最小,与野桑蚕Bombyx mandarina的遗传距离最大。而基于鳞翅目昆虫18S rRNA基因部分序列的进化分析显示,柳蚕与柞蚕Antheraea pernyi之间的遗传距离最小(0.010),与蓖麻蚕Samia ricini的遗传距离最大(0.017)。     

基于16S rRNA基因序列对织纹螺属的分子系统学分析

研究利用线粒体16S rRNA基因序列片段,对织纹螺属6亚属11种动物进行分子系统学分析。结果显示,种内遗传距离(0～0.007)与种间遗传距离(0.019～0.088)无重叠,这表明线粒体16S rRNA基因能较好地反映织纹螺种间的亲缘关系; 而亚属内遗传距离(0.018～0.031)与亚属间遗传距离(0.028～0.083)存在重叠,表明线粒体16S rRNA基因不能对一些贝壳形态相似的亚属进行区分。同时,确定了疑难种灰白织纹螺Nassarius(Zeuxis)canaliculatum的分类地位,并与相似种西格织纹螺N.(Z.)siquijorensis进行了对比; 确认了秀丽织纹螺Nassarius(Hima)festivus应属于Hima亚属;建议保留单型亚属Varicinassa的有效性。     

大卫绢蛱蝶线粒体基因组全序列测定和分析

目前有关蝶类线粒体基因组全序列及其分子进化的研究报道还不多见。本文利用long PCR和引物步移法得到大卫绢蛱蝶Calinaga davidis的线粒体基因组全序列, 同时就其基因组成和结构特点作了初步分析。结果显示： 其基因组全长为15 267 bp (GenBank登录号为HQ658143), 包括13个蛋白质编码基因(ATP6, ATP8, COI-III, ND1-6, ND4L, Cytb)、22个tRNA基因、2个rRNA基因(16S和12S)以及非编码的控制区。与其他鳞翅目昆虫相一致, 其基因组未出现基因重排现象。基因组共包含11个基因间隔区,总长度为130 bp, 间隔长度1~46 bp, 最大间隔在tRNA^Gln与ND2基因之间; 基因间共存在13处重叠, 总长度为66 bp, 重叠碱基数1~35 bp, 最长的重叠区位于COII与tRNA^Lys基因。lrRNA和srRNA基因长度分别为1 337 bp和773 bp; 除tRNA^Ser(AGN)缺少二氢尿嘧啶臂(DHU stem), 在相应的位置上只形成一个简单环外, 其余的tRNA基因都能形成典型的三叶草结构。13个蛋白编码基因总长度为11 247 bp, 共有3 737个密码子, 它们的碱基组成和密码子的使用具有明显的偏倚性; 除COI外(起始密码子TTG), 其余的12个蛋白质编码基因都以标准的ATN作为起始密码子; COI基因终止密码子为不完全T, ND4基因终止密码子为不完全TA, 其余基因都以TAA为终止密码子。A+T丰富区全长为389 bp, A+T含量高达92.0%, 其中存在2段类似微卫星的重复序列(TA)₆和(AAT)₄。本文的研究结果为探讨绢蛱蝶亚科在蛱蝶科中的系统学地位及其与其他亚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。     

白纹佛蝗线粒体全基因组序列

通过长PCR扩增线粒体全基因组进行保守引物步移法结合克隆测序技术,对白纹佛蝗mtDNA 全序列进行了测定和分析.结果表明:白纹佛蝗线粒体基因组全长15 657 bp,包含13 个蛋白编码基因、22个tRNA 基因和2 个rRNA 基因以及1个非编码的控制区域,它们的长度分别是11 202 bp,1 486 bp,2 156 bp 和 728 bp.37个基因的位置与飞蝗的一致,有9对基因间存在41 bp重叠,重叠碱基数在 1～8 bp之间;基因间隔序列共计21处 126 bp,间隔长度从 1～20 bp不等,最大的基因间隔是20 bp,是在tRNALys 和 ATP8 基因之间.还对lrRNA和srRNA二级结构进行了预测,同时也对tRNA反密码子臂的碱基对类型以及不同链上蛋白编码基因的A/T,C/G组成偏向性进行了详细的讨论.     

麦穗鱼线粒体基因组序列测定及分析

利用麦穗鱼Pseudorasbora parva和相关鱼类的部分线粒体基因序列,设计出2对长批引物和30对短批引物,采用基于长PCR的2次PCR扩增法测定并注释麦穗鱼线粒体基因组全序列。结果表明,麦穗鱼线粒体基因组长16600bp,A+T含量为58.9%,37个基因位置及组成与其它硬骨鱼一致,均由13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA基因和1个控制区(D-loop)组成。其中L链仅含8个tRNA(Pro、T yr、Ser、Ala、Asn、Cys、Glu、Gln)及ND6基因,其余基因皆由H链编码。基因排列紧密,间隔序列共计13处64bp,长度从1～32bp不等;基因重叠区7处23bp,重叠碱基数在1～7bp之间。13个蛋白编码基因中,除COI起始密码子为GTG外,其余均以ATG为起始密码子;有8个基因(ND1、ND2、COI、ATP6、ATP8、ND4L、ND5、ND6)3’端有完全的TAA或TAG终止密码子,其它5个基因终止密码子为不完整的TA(ND3和ND4)或T(COⅡ,COⅢ,Cyt b)。除tRNASer(AGY)外,其余21个tRNA基因的二级结构均为典型的三叶草结构。预测的lrRNA二级结构共有6个结构域,53个茎环结构,srRNA二级结构包含43个茎环结构。控制区(D-loop)存在3个结构区:终止序列区(TAS)、中央保守区(CSB-F、CSB-D)和保守序列区(CSB-1、CSB-2、CSB-3),其中TAS与DNA复制终止相关,出现茎环结构。     

羊驼毛的结构及其特性研究

为研究羊驼毛的特性并评价羊驼的生产性能,观察了羊驼皮肤和毛的显微结构和超微结构。结果表明:皮肤中皮脂腺很少,这决定了羊驼毛易清洗;毛囊由初级毛囊和大部分复合毛囊组成,因此大部分羊驼毛很细;羊驼毛的髓质比例小于皮质所占比例,而且白毛的髓质与皮质的比例大于有色毛,这决定了羊驼毛轻而具有好的保暖性,且白毛重量轻于有色毛;羊驼毛的皮质细胞具有双层结构,上皮细胞有5层,皮质周围有内、外上皮,这些结构可能使毛避免损伤,并可使黑色素颗粒避免丢失以维持其自然色;羊驼毛的鳞片呈锯齿状并形成裂痕,具有疏水性,因此羊驼毛可以防水。所有这些特点决定了羊驼毛在毛纺工业中是理想的原料。     

羊驼性别决定基因sry部分片段的克隆与序列分析

从成年羊驼血液提取基因组DNA,参照哺乳动物sry(sex-determining region on the Y chromosome)基因的同源保守区域设计特异性引物,用PCR技术成功扩增羊驼sry基因的部分片段,且全部实验雄性个体均成功扩增,而雌性个体则无任何特异性片段,说明所扩增基因片段具雄性特异性。对扩增序列所编码蛋白序列分析显示所扩增的片段编码的蛋白序列在哺乳动物sryHMG-box(high mobility group box)蛋白超家族的HMG-box区域,说明扩增的为sry基因片段。用所扩增片段与其他哺乳动物同源序列分析显示,由sry基因构建的系统进化树,与传统的动物分类关系相近,说明由sry基因的HMG-box构建系统树是分析物种亲缘关系的有效工具。     

16S rRNA测序技术在肠道微生物中的应用研究进展

16S rRNA测序是高通量测序依赖的肠道微生物研究方法之一,该方法可以对肠道微生物中的所有菌种进行精确定量,因此正逐渐成为研究肠道微生物菌种丰度变化的主流。肠道微生物16S rRNA测序的应用过程中有两个问题至关重要,一是如何根据需要选择测序方案;二是面对高通量测序得到的海量数据,如何进行生物信息学分析,以得到具有生物学意义的结果。从测序平台、测序片段、测序数据量的选择3个方面讨论了如何选择测序方案,并从序列聚类与注释、群落结构分析、关键分类单位的筛选与功能分析等方面对目前常用的生物信息学分析手段进行综述。     

基于叶绿体16S rRNA的绿色裸藻类系统发育及性状进化研究

该研究基于叶绿体16S rRNA基因序列,构建绿色裸藻类的系统发育树,并对绿色裸藻类植物8个形态性状进行祖先重建分析,以明确绿色裸藻类植物的系统演化关系,为研究该类植物的起源提供理论依据。结果表明：(1)贝叶斯法构建的绿色裸藻类系统发育树显示,双鞭藻属与拟双鞭藻属互为姐妹群,扁裸藻属、鳞孔藻属和盘裸藻属亲缘关系较近,而囊裸藻属和陀螺藻属亲缘关系较近,裸藻属、隐裸藻属、柄裸藻属和旋形藻属亲缘关系较近,表明裸藻属不是一个单系类群。(2)基于形态性状的祖先重建结果显示,绿色裸藻类相对原始的7个性状包括：表质柔软易变形,出现螺旋形线纹,细胞后端渐尖或尖尾刺状,无囊壳,叶绿体为片状、盾状或大盘状,具无鞘蛋白核,副淀粉粒为小颗粒状且数量不定,而鞭毛长度不能推断可能的祖先状态。(3)综合8种性状祖先重建结果发现,裸藻属和眼裸藻属植物具有所有原始性状,可能是最先出现的绿色裸藻类的祖先。     

Similarities between a predicted secondary structure for the M1 RNA ribozyme and the tRNA binding center of 16 S rRNA from E. coli

We propose a new model for the secondary structure of the M1 RNA component of E. coli RNase P which is based on significant sequence homologies with parts of the E. coli 16 S rRNA. A large domain of the new model resembles closely the secondary structure of the tRNA binding center of 16 S rRNA. We suggest that this domain of M1 RNA when functioning as a ribozyme binds the mature part of the precursor tRNA.     

Molecular phylogeny of the nasuta subgroup of Drosophila based on 12S rRNA, 16S rRNA and CoI mitochondrial genes, RAPD and ISSR polymorphisms

The nasuta subgroup is a cluster of morphologically almost similar forms with a wide range of geographic distribution. During the last three decades nature of inter-relationship among the members has been investigated at different levels of organization. The phylogenetic relationships of the members of the nasuta subgroup of the immigrans species group of Drosophila was made by employing Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD), Inter Simple Sequence Repeats-PCR (ISSR-PCR) polymorphisms, mitochondrial 12S rRNA, 16S rRNA and Cytochrome C Oxidase subunit I (CoI) gene sequences. The phylogenetic tree generated by RAPD analysis is in nearly complete congruence with the classification based on morphophenotypic characters. The 12S and 16S rRNA genes were highly conserved across the nasuta subgroup and revealed only 3 and 4 variable sites respectively, of which only one site was informative. The CoI gene, on the other hand, revealed 57 variable sites of which 25 sites were informative. All the three species of orbital sheen complex were included in a major cluster in the phylogenetic trees derived from mitochondrial gene sequence data consistent with the morphophenotypic classification. The CoI analysis placed two species of frontal sheen complex, D. n. nasuta and D. n. albomicans in two different clades and this is inconsistent with morphological classification. The molecular clock suggested that divergence between the kohkoa complex and the albomicans complex occurred approximately 2.2 MYA, indicating recent evolution of the nasuta subgroup. The higher transition bias in the mitochondrial genes reported in the present study also suggested recent evolution of the nasuta subgroup.