密码对的使用与基因组进化

以5种真核、20种细菌、10种古菌生物的基因组为样本,分析了编码序列中密码对和基因间序列中三联体对的相对模式数随频数的分布,验证了这种分布符合Γ(α,β)分布。发现分布形状参数!值与生物基因组进化存在明显的相关性;编码序列与基因间序列的进化方式截然不同。随着进化,编码序列的分布形状逐渐向随机分布靠近(α值逐渐增大)。而对基因间序列,古菌与真核生物的分布形状接近,与细菌的分布相差明显。     

十字花科植物SAMDC基因同源序列的克隆与进化分析

腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)是参与植物多胺合成的一个关键酶。根据GenBank中已报道的SAMDC基因编码序列保守区域设计特异引物, 运用PCR技术分别从十字花科6属14个物种中新克隆分离了SAMDC基因的同源序列。比较分析结果表明: 这些同源序列的相似性达87%以上, 所推导的氨基酸序列相似性达90%以上, 且两者种间差异分别为0.2%~10.1%和0.3%~6.6%, 属间差异除“圆白”萝卜外分别是4.9%~13.6%和3.1%~10.3%; SAMDC基因的核苷酸及其可能编码的氨基酸序列差异属间较种间大, 可用于属间的分类等级研究; 且氨基酸序列间的差异比核苷酸序列间的差异小的多, 因而根据核苷酸序列构建了NJ与ME分子系统树。进化树直观地表明在亲缘进化关系上芸薹属与萝卜属较近, 其他依次为山芥属、蔊菜属、拟南芥属, 与荠菜属最远。研究结果有助于从分子水平阐明十字花科植物间的亲缘进化关系, 可为其种质资源利用提供理论依据。     

北极狐GHR基因cDNA的克隆及序列分析

本文根据狗(AF133835)的GHR基因cDNA编码全序列设计了三对引物,利用RT-PCR方法克隆出北极狐GHR基因编码区全长cDNA序列(GenBank accession No.EU304325)。结果表明,北极狐GHR的ORF为1917bp,编码638个氨基酸的前体蛋白,由18个氨基酸的信号肽和620个氨基酸的成熟肽组成。通过同源性比较发现北极狐与狗的同源性最高,达到98%。另外,利用邻接法(NJ法)构建的分子系统进化树聚类结果表明,北极狐与狗先聚为一类,该聚类结果与传统的物种进化关系基本一致。另外,通过氨基酸对位序列比较发现,北极狐GHR在氨基酸序列上存在明显的特异性,如45和451位分别为A和E,而其它物种均分别为T(大鼠为K)和A(牛羊为V,鼠为T)。     

一种快速非比对的蛋白质序列相似性与进化分析方法

本文提出了一种新的快速非比对的蛋白质序列相似性与进化分析方法。在刻画蛋白质序列特征时,首先将氨基酸的10种理化性质通过主成分分析浓缩为6个主成分,并且将每条蛋白质序列里的氨基酸数目作为权重对主成分得分值进行加权平均,然后再融合氨基酸的位置信息构成一个26维的蛋白质序列特征向量,最后利用欧式距离度量蛋白质序列间的相似性及进化关系。通过对3个蛋白质序列数据集的测试表明,本文提出的方法能将每条蛋白质序列准确聚类,并且简便快捷,说明了该方法的有效性。     

棘腹蛙线粒体局部重复序列非排序聚类

动物线粒体基因组发生局部串联复制后,涉及区域具有多基因拷贝、假基因化、大量插入缺失的特点,难以排序和构建基因树。而不依赖排序的聚类方法理论上可用来归纳和展示这类序列的差异,但未见相关评估和运用。本研究选取棘腹蛙Quasipaa boulengeri 19号个体,以3类常用的基于特定长度(k)子序列集的非排序算法,依次设k值为4、6、8……20,对其轻链复制起点邻近复制区域583~695 bp的序列进行聚类。构建相同个体线粒体1 518 bp蛋白编码序列最大似然树为参照,计算和考查两者间拓扑结构距离和差异。所评估的28种算法中,半数可在主要为8的特定k值下产生和最大似然树拓扑结构相差仅2个节点(11.8%)的聚类树,部分算法在不同k值下均表现不佳,较小的k值(4)适合解析差异程度相对较高的序列间关系。这些结果例证了动物线粒体重复序列非排序聚类的可行性,其中的算法、k值理想组合可能适合类似系统。建议对其他类型的复制重排系统进行类似评估。     

中国野桑蚕性信息素合成激活肽(PBAN)基因的克隆及序列分析

根据家蚕(Bombyx mori)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因DNA序列设计引物,扩增获得中国野桑蚕(Bombyx mandarina China)PBAN基因。分析表明,PBAN由33个氨基酸组成,在第14个氨基酸异亮氨酸和第15个氨基酸酪氨酸之间插入了698bp的内含子。根据PBAN及其基因cDNA、DNA序列分别构建分子进化树,结果显示3个水平比对结果构建的分子进化树有较好的一致性,推测PBAN基因可能适合于科、属之间的进化分析;并且PBAN基因内含子没有表现出特有的进化信息,推测PBAN基因内含子的进化与PBAN全长基因的进化在进化速率上并没有显著差别。相对于PBAN及α—SGNP、γ—SGNP,β—SGNP的进化速率相对较快,推测β—SGNP序列可能适合用于种间的进化分析。     

十字花科植物CYP86MF基因同源序列的克隆与进化分析

为了从分子水平阐明十字花科植物间的亲缘进化关系,给植物种质资源的创建提供理论依据,试验根据课题组已报道的CYP86MF基因编码的氨基酸保守区域设计特异引物,运用PCR技术分别从十字花科6个属11个物种中分离克隆到了CYP86MF基因的同源序列,经比较分析,结果表明：这些同源序列的相似性达80%以上,所推导的氨基酸序列相似性达70%以上,且两者种间差异分别为1.0% ~ 5.7%和2.6% ~ 7.3%,属间差异分别是5.6% ~ 22.5%和7.3% ~ 31.2%;由氨基酸序列构建的分子系统树可知,在亲缘进化关系上芸薹属与萝卜属较近,其他依次为蔊菜属、拟南芥属、荠菜属,而与诸葛菜属最远。因此,CYP86MF基因的核苷酸及其可能编码的氨基酸序列差异属间较种间大,它可用于属间的分类等级研究,而难用于属以下的分类等级研究。     

甘蔗ACC氧化酶全长cDNA的克隆及序列分析

ACC氧化酶是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶。根据报道的植物ACC氧化酶基因序列设计特异引物,从甘蔗cDNA文库中克隆到一ACC氧化酶基因片段,命名为GZ-ACO,该基因长792bp,与甘蔗基因组文库中克隆的ACO基因片段仅18个碱基之差。根据该cDNA片段序列,设计两对末端扩增的特异引物,利用RACE-PCR技术,获得GZ-ACO片段的5′端和3′端序列。用VectorNTI7.0软件对三个序列进行拼接和分析,结果得到全长的甘蔗GZ-ACO氧化酶基因。GZ-ACOcDNA核苷酸序列长1307bp,具有一个972bp完整的读码框,启动子ATG位于126bp,终止子TAA位于1097bp,推导编码323个氨基酸。系统进化分析表明,GZ-ACO基因氨基酸序列与其它植物已报道的ACC氧化酶基因具有65%~86%的同源率,且与单子叶禾本科植物首先聚类,其次与单子叶芭蕉科、兰科植物聚类,最后与双子叶植物聚类,与植物形态的系统进化结果一致。该基因已在DDBJ/EMBL/GenBank基因数据库注册,注册号为AY521566。     

鲤科鱼类胰岛素受体基因IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS的分子变异和进化

胰岛素受体基因在调控细胞生长、分化和个体发育方面具有重要的生物学功能,研究基因功能区变异和分子进化对于理解鱼类不同物种之间胰岛素受体基因表达调控和个体尺寸控制具有重要意义.本研究在鲤科鱼类中选择37种代表性物种和5种鲤科外的鲤形目鱼类作为外类群,通过PCR扩增、克隆和测序,获得它们的IRa和IRbDNA序列,并提取CDS序列.分别基于IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS序列,分析其分子变异和进化,以理解IR基因在鲤科鱼类中的基因分化特征.结果显示,采用UPGMA方法对IR基因家族构建的基因树中,鱼类IRa和IRb基因分别聚为单系群,说明鲤科鱼类IR基因复制后IRa和IRb基因分别进化为两类明显不同的基因.分子进化分析显示,基于IRa或IRb单个基因构建的鲤科鱼类MP树中各系群间进化速率无显著性差异,说明基因IRa在鲤科鱼类不同系群间受到相似的进化压力,基因IRb也是如此.尽管由IRa和IRbCDS推导出的酪氨酸激酶区氨基酸序列高度保守,但序列变异特征可清楚地显示该区中氨基酸序列的差异,蛋白质IRa和IRb酪氨酸激酶区中呈现出来的这种差异,预示着胰岛素受体IRa和IRb在信号传导中扮演不同的角色.     

球孢白僵菌线粒体序列分析及系统进化树构建

线粒体是真核细胞的重要的细胞器,在细胞能量代谢和细胞衰老方面扮演了重要角色,同时也是研究物种进化关系的重要资源。本文应用球孢白僵菌的线粒体序列分析了白僵菌与粪壳菌纲其他11属的13种真菌间的进化关系,为阐明球孢白僵菌的进化地位提供了新的论据。线粒体编码的rnl,rns,25个tRNAs和14个蛋白质基因均由同一条链编码,大部分的tRNA分布为三个tRNA簇,这与粪壳菌纲的其他物种相似。与NCBI上公布的序列比对发现球孢白僵菌线粒体序列与蝇蚧霉线粒体序列最相似,相似率达73%,用14个蛋白编码基因通过邻接法(Neighbor-joint)和最大简约法(Maximum parsimony)构建的系统进化树也得到相同结论,其支持率均为100%。     

Cloning of a polyubiquitin gene fromNicotiana tabacum and comparison to other polyubiquitin genes

Using a tobacco cDNA clone as a probe, a genomic clone named TUQG-4, coding for a tobacco polyubiquitin protein with the five head-to-tail repeats of ubiquitin monomer was isolated. The five ubiquitin units were completely conserved except for the extra phenylalanine at the carboxy terminus of the last ubiquitin monomer. The putative open reading frame identified from the nucleotide sequence showed two possible intron sequences in the coding region for the first ubiquitin monomer. When the amino acid sequence deduced from the nucleotide sequence of TUQG-4 was compared to the amino acid sequences coded by other polyubiquitin genes of tobacco, there were three or four amino acid differences in the sequence. When the nucleotide sequences coding for the ubiquitin monomers were compared for various species origins, the degree of identity was at the highest between the ubiquitin monomers in one polyubiquitin and did not reflect the distance of the phylogenetic relationship.     

小麂、赤麂、黑麂mtDNA序列变异性及反映的进化关系

利用已测定的鹿科麂亚科动物小麂、赤麂、黑麂的线粒体全基因组序列,统计它们各自连接在一起的13个蛋白编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个控制区序列的碱基长度和组成,计算rRNA基因遗传距离,估算分歧时间,比较蛋白编码基因的碱基水平和氨基酸水平上的差异,基于连接在一起的13个氨基酸序列,以羊为外群,通过邻位相连法和最大简约性法构建进化树,探讨小麂、赤麂、黑麂的进化关系。结果表明,小麂是较原始的物种,赤麂和黑麂较为近缘,是从类似小麂的祖先演化而来。     

叶绿体基因infA-rpl36区域在小麦族物种中的序列变异分析

利用小麦叶绿体基因组中infA-rpl36区域的序列设计引物, 对小麦族(Triticeae)的12个二倍体和多倍体的物种进行了PCR扩增和序列测定, 获得了长度为584～603 bp的12条DNA序列。序列分析表明, 供试物种在infA-rpl36基因间隔区的核苷酸变异明显高于基因编码区。基因编码区核苷酸序列同源性高达97%, 表明了目标片段具有高度的保守性。但在5个物种的infA编码区出现了较大的插入、缺失突变, 导致推导的氨基酸序列也发生了很大的变化, 证实了infA基因是叶绿体基因组中最活跃的基因之一, 而rpl36基因的变异较小, 说明不同叶绿体基因的进化速度是不同的。基于测定序列建立的种系树分析发现, 多倍体物种中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)具有多种不同的细胞质起源, 与核基因组一样在进化上较为复杂。     

DNA序列全对称群和多义密码子的对称性（Ⅱ）

在DNA全对称群基础上,首先给出了正四面体所有对称操作与碱基变换群元素之间的一一对应关系;然后,归纳出了判断水或亲水密码子的对称原则;最后,讨论了多义密码子序列的对称性。     

中华鳖线粒体基因组序列分析

参照近源物种线粒体基因组序列,设计17对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得中华鳖线粒体基因组全序列.初步分析其基因组特点和各基因的定位,用pDRAW32软件预测12种限制性酶对其的酶切图谱.结果表明,中华鳖线粒体基因组全长17364bp,核苷酸组成为35.23%A、27.26%T、25.73%C、11.78%G,包括13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码控制区.基于线粒体基因组编码的13个蛋白质的氨基酸序列,用NJ法和MP法构建系统进化树,分析6种龟鳖类动物之间的亲缘关系,与传统的系统分类基本一致,初步确定淡水龟科与海龟科的亲缘关系比与龟科的亲缘关系要近.     

家蚕传染性软化病病毒（桐乡株）VP1基因片段的克隆及序列分析

以首株在中国分离到的家蚕传染性软化病病毒（Bombyx mori infectious flacherie virus,BmIFV）BmIFV-CHN001基因组为模板,扩增了编码主要结构蛋白的VP1基因。克隆测序后得到VP1基因片段906 bp。该序列与已发表的日本毒株相比,核苷酸序列的相似性为99.3%,编码氨基酸的相似性为100%,证明该毒株与家蚕传染性软化病病毒日本株的同源性较高。把BmIFV-CHN001的VP1序列与同属的另外6个昆虫小RNA病毒的结构蛋白进行序列比对,构建系统发育树,对其进化关系进行了初步分析,结果显示这7种病毒具有相近的亲缘关系,而BmIFV-CHN001与蜜蜂囊雏病毒的亲缘关系最近。     

青藏高原黄绿蜜环菌纯培养菌种的分离培养及分子鉴定

首次从采自青藏高原、与高原牧草嵩草属Kobresia草本植物形成外生菌根的黄绿蜜环菌Armillarialuteo-virens子实体中分离获得一组织分离菌株,运用rDNA-ITS和rDNA-IGS-1测序技术对该组织分离菌株是否为黄绿蜜环菌的纯培养菌种进行分子鉴定,并基于黄绿蜜环菌的5.8S/ITS和IGS-1序列进行核酸序列数据库GenBank同源性检索比对、构建系统发育树。结果表明,本研究获得的黄绿蜜环菌子实体组织分离菌株即为其纯培养菌种。基于ITS的系统发育分析表明黄绿蜜环菌与口蘑科内其它属间物种的系统发育关系较远;基于IGS-1的系统发育分析表明黄绿蜜环菌与蜜环菌属内的其它种序列差异较大,系统发育关系较远,而与Lepiota属内的部分种具有较近的系统发育关系。本研究首次基于分子手段对我国青藏高原的黄绿蜜环菌种进行了分离培养、分子鉴定和系统发育分析,为黄绿蜜环菌的科学分类提供了分子依据。     

DNA序列在植物系统学研究中的应用

植物DNA序列由于进化速率上的差异而适用于不同分类阶元的系统发育研究,因此,针对某一特定的系统学问题选择相应合适的分子片段是分子系统学研究中最为关键的一步。在前人研究的基础上,主要讨论了目前分子系统发育和进化研究中一些常用的DNA序列的适用范围,包括nrDNA的18S基因及ITS等非编码区,cpDNA的编码基因（rbcI、matK、ndhF、atpB）及非编码区序列（rpL16、rpoC1、rps16、trnL-F和trnT-L）和应用较少的mtDNA。研究表明,18S、rbcI等编码基因及mtDNA一般适用于较高分类阶元甚至整个种子植物谱系间的系统发育的探讨,而ITS及cpDNA的非编码区序列等因其较快的进化速率多用于较低分类阶元的系统关系研究。     

Phylogeny of Sym plasmids of rhizobia by PCR-based sequencing of a nodC segment.

To understand the host specificity of rhizobia and the relationship between the evolution of Sym plasmids and that of host plants, we determined partial nodC sequences of 10 representative rhizobium strains and then constructed an evolutionary tree for the deduced amino acid sequences with four published sequences. These coding sequences yield a phylogenetic tree similar to that for leghemoglobin of host plants, suggesting that the evolution of common nodulation genes may be linked to host legume evolution and speciation.     

Changes in ascorbic acid content and ascorbate peroxidase activity during the development of Acetabularia mediterranea

We cloned ras-related sequences from goldfish genomic libraries constructed as recombinants using the lambda phage. Restriction enzyme mapping of the clones obtained revealed three kinds of ras-related sequences among approximately 350,000 genomic clones. One of these clones was partially sequenced. Comparison with the nucleotide sequences of mammalian ras genes showed that the determined sequences covered the predicted amino acid coding regions and parts of the intervening regions. The predicted amino acid sequences of the cloned ras-related goldfish gene suggested that the coding region is localized separately in DNA, and that its exon-intron boundaries are exactly the same as those of corresponding mammalian genes. The nucleotide and amino acid sequences of the goldfish ras-related gene may have extensive homologies to mammalian p 21 protein. Among the three mammalian ras proteins, the predicted amino acid sequence of the sequenced ras-related goldfish clone is most closely homologous (96%) to the Kirsten ras protein. Differences in the predicted amino acid sequence were greatest in the sequence predicted from the fourth exon; fewer differences were found in the sequence from the third exon, and only slight or no differences were found in the sequence predicted for the first and second exons. The 12th and 61st amino acids from the N-terminal of the protein, which are thought to be critical positions for GTP binding and catalysis, are both conserved in the goldfish protein.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)