细菌基因组进化的分子策略

论述了细菌基因组进化的 4个分子策略 :点突变 ,基因组内重排 ,基因水平转移 ,基因缺失。从经典的达尔文进化论角度探讨了细菌基因组进化与表型进化的关系。     

鸟类基因组核苷酸频数的进化模型

鸟类是四足类动物中最丰富的一类脊椎动物,本研究以12种鸟类的全基因组核苷酸序列数据为研究对象,建立核苷酸频数进化方程,研究了鸟类基因组核苷酸频数的进化机制和规律。通过拟合基因组数据确定了方程中的进化惯性参数、耗散参数和环境参数,估算出进化速率,得到了基因组长度随时间的演化曲线,解出了基因组在短时间内快速增加,信息快速积累,然后进入进化停滞阶段,核苷酸频数不再明显变化。本研究的方法为定量研究鸟类和一般物种的进化提供了新的思路。     

果蝇转座因子对基因组进化的影响

真核生物基因组织有很多可移动ＤＮＡ片段为称转座因子,果蝇是大量系统研究的最好实验材料之一,其基因组的１０％－１２％是由转座因子组成,在宿主中,ＴＥs也许改变基因表达模型,也许改变ＯＲＦs编码序列,也许对细胞功能产生影响,这此因子遗传的可动性也可能使它们适于建造载体产生转基因生物。因此,对ＴＥs进化的动态研究以及对宿主基因组进化影响的探索将有助于TEs作为载体的细胞工程研究。     

转座因子和宿主基因组的进化

转座因子主要是一些“自在”或“无功能”的DNA,其对宿主进化无关紧要的观点受到了质疑。新近的报道指出,它们有增强宿主基因组自身进化,对环境变化作出反应的潜在能力,很可能是遗传多样性的主要源泉。     

叶绿体基因组进化的速率和方式

叶绿体是植物细胞重要的细胞器,叶绿体基因组被广泛用于系统进化的研究。对叶绿体基因组进化的速度和方式进行了介绍,并对造成其特异的点突变的原因进行了一定的分析。     

基因组复杂度进化的仿真研究

生物进化的主要趋势是由简单到复杂,由低级到高级。在整体进化的同时,生物界也广泛存在着局部的退化和简单化现象。为了研究生物的进化和退化并行、简单和复杂并存的现象,以及各种内、外部因素的影响,建立了一个考虑基因扩增／删除机制的进化模型,并对这个模型在各种影响因素下的进化过程进行了仿真研究。实验结果和理论分析表明,生物进化过程中的复杂化倾向主要是为了适应复杂多变的外部环境,但复杂的基因组或结构功能往往需要比较大的生存和繁殖成本,这又限制了复杂化的无限发展。当外部环境变化比较频繁,幅度比较大,而繁殖成本不高时,进化倾向于复杂化;当繁殖成本过高时,复杂化倾向被限制;而当外部环境变化很缓慢或基本稳定时,退化和简单化则成为主要趋势。     

志贺菌基因组进化研究进展

志贺菌属(Shigella)是引起全球范围内细菌性痢疾的重要病原菌.近年来,多重耐药型和新血清型志贺菌的不断出现给志贺菌的监测和防控带来了新的挑战.基因组学的快速发展为深入了解志贺菌的进化来源、变异机制及传播规律等提供了极大的帮助,对控制细菌性痢疾的蔓延具有重要的科学意义.本文首先从遗传来源角度探讨志贺菌与大肠杆菌的进化关系及其可能的分子机制,随后对福氏、宋内和1型痢疾志贺菌的基因组进化进展进行了总结,详细描述了它们的时空分布特点以及耐药基因变异在进化中所发挥的作用,以期为志贺菌的研究和防控提供参考.     

基因组中开阅读框架长度的分布模型与基因组进化

分析了5种真核、15种细菌和10种古菌基因组中开阅读框架(open reading flame,ORF)的数目随长度的分布,发现不同生物的分布相似且有明显的规律性。用各种分布模型进行拟合比较,结果显示每种生物的这类分布均符合Г（α,β）分布,由此提出生物基因组中ORF的数目随长度的分布是Г（α,β）分布的假设。分析各生物基因组的拟合参数,发现α和β值与基因组进化存在明显的相关性;讨论了α和β值的生物进化意义,并给出了真核生物偏好使用长基因的结论;依照Г（α,β）分布估计了酵母基因组中ORF数目的上限为5870个。该方法对于研究生物基因组进化以及评估理论预测基因的可靠性具有建设性意义。     

流感病毒基因组进化研究进展

流感病毒先后造成了1918、1957、1968和2009年等多次全球性大流感,对人类的生命健康和社会生活形成了巨大的威胁。流感病毒的基因组进化研究为揭示病毒致病机理、疫情监测、准备疫苗和研发抗病毒药物提供了巨大的帮助。文章以流感病毒基因组进化机制为核心,结合与基因组进化密切相关的抗原性和抗药性等表型进化,对流感病毒基因组进化研究的相关进展予以介绍。     

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。     

昆虫基因组大小及其进化

基因组是物种遗传信息的集合,其大小是研究基因组进化、结构及功能的重要参数之一。本文介绍了测定基因组大小的方法,简述了基因组大小的进化假说及分子机制,综述了近年来昆虫基因组大小的研究进展,尤其是昆虫基因组大小变化的相关影响因子。总体而言,昆虫基因组大小变化是一个复杂的过程,与转座子的活性有密切的关系,是基因组序列丢失和获得两种过程平衡的结果。基因组大小的变化仍在不断地进化中,其对生物造成的影响是剧烈的,因此对昆虫的表型特征产生了重要的影响,但影响的程度和关系在不同的类群有明显的差异,表现出一定的随机性,目前尚未总结出明显的规律。昆虫是生物多样性最为丰富的动物类群,是研究基因组大小进化的最佳材料,随着越来越多的昆虫基因组被测序公开,对昆虫基因组数据进行深入分析,有利于破解基因组大小进化的"C值之谜",可为生物基因组大小的研究提供重要参考。     

基因组功能预测的进化印记方法

改善基因组功能预测方案是目前功能基因组学的迫切问题,生物进化历程会在分子序列上留下相应进化印记－直系同源簇的特异模体,在这一生物学事实的基础上,提出了一个新的基因缚功能预测方法,首先利用进化分析方法构建直系同源簇,再找到各直系同源簇的功能模体,这样可以形成特异的功能模体库,未知基因的功能预测可望通过搜索该功能模体库而得以高效,准确地完成,对５个家族的检验初步证实该方案是可行的。     

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。     

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     

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。     

结核分枝杆菌基因组学与基因组进化

在后基因组时代,特别是在新的测序理论和设备大发展的背景下,一些重大传染性致病微生物基因组序列正在被逐一测定,并且随后的基因功能注释,蛋白质三维结构重建等工作也正在开展,以期对致病微生物的生物学特性、诊断策略和治疗方法等有突破性的认识.作为对人类健康一直存在严重威胁的结核分枝杆菌,其基因组在进化中所发生的各种遗传事件对其生物学性质、致病能力和抗药性等各方面有重要作用.本文旨在阐述结核分枝杆菌的起源及其基因组特征,论述其基因组进化的研究进展.     

稻属植物的基因组进化

水稻所在的稻属(Oryza)共有24个左右的物种。由于野生稻含有大量的优良农艺性状基因, 在水稻遗传学研究中日益受到重视。随着国际稻属基因组计划的开展, 越来越多的稻属基因组序列被测定, 稻属成为进行比较、功能和进化基因组学研究的模式系统。近期开展的一系列研究对稻属不同基因组区段以及全基因组序列的比较分析, 揭示了稻属在基因组大小、基因移动、多倍体进化、常染色质到异染色质的转化以及着丝粒区域的进化等方面的分子机制。转座子的活性以及转座子因非均等重组或非法重组而造成的删除, 对稻属基因组的扩增和收缩具有重要作用。DNA双链断裂修复介导的基因移动, 特别是非同源末端连接, 是稻属基因组非共线性基因形成的主要来源。稻属基因组从常染色质到异染色质的转换过程, 伴随着转座子的大量扩增、基因片段的区段性和串联重复以及从基因组其他位置不断捕获异染色质基因。对稻属不同物种间基因拷贝数、特异基因和重要农艺性状基因的进化等研究, 可揭示稻属不同物种间表型和适应性差异的分子基础, 将加速水稻的育种和改良。     

植物基因组大小进化的研究进展

不同的真核生物之间基因组大小差异很大, 并与生物体复杂性不相关, 在基因组中存在大量的非编码DNA序列是造成这种差异的主要原因, 特别是转座子序列。文章综述了植物基因组大小差异以及引起这种差异的主要进化动力的最新研究进展。植物基因组多倍化和转座子积累是导致基因组增大的主要动力, 而同源不平等重组和非正规重组则是驱动基因组DNA丢失的潜在动力, 以制约基因组无限制地增大。文中还讨论了植物基因组大小进化方向, 即总体趋势是朝着增大的方向进化, 某些删除机制主要是削弱这种增大作用但不能逆转。     

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。     

突变在基因组进化中的意义

在漫长的进化历史中,各物种间和物种内基因组的差异是如何形成、积累乃至保留下来的,不仅是进化生物学中需要解决的核心问题,也是整个生命科学面临的基本问题之一。对该问题的探求必然要通过对突变的深入了解,因为突变不仅是基因组进化的重要驱动力,还是基因 组进化研究的基础。文章围绕突变的性质及其在基因组进化中的深远意义,系统介绍了国际上相关研究的发展历程,所获得的成果和最新动向。