中国树花线粒体基因组特征及系统发育分析

中国树花是广布于北半球的一种地衣,具有抗病毒、抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗炎和治疗糖尿病等生物活性。本研究首次对中国树花Ramalina sinensis的线粒体基因组进行测序、组装和注释,结果表明其线粒体基因组是一个长度为38 265 bp的环状分子,共编码42个基因(15个蛋白质编码基因(PCGs)、2个rRNA基因和25个tRNA基因),碱基组成具有明显AT偏好性,其中24个tRNA被成功预测为典型三叶草结构。密码子偏好性分析显示该线粒体基因组对A/U结尾的密码子具有明显偏好性。树花科地衣共线性分析没有发现大面积的基因重排现象。与间枝树花R. intermedia的线粒体基因组比较分析显示这2个物种有着较为亲密的适应性进化关系。15个PCGs的Ka/Ks值各不相同,说明这些基因正在接受不同的选择压力。系统发育分析表明中国树花与间枝树花的亲缘关系很紧密。本研究为树花属的资源保护、系统进化以及遗传多样性研究提供基础数据。     

虾虎鱼类线粒体全基因组序列结构特征分析及系统发育关系探讨

虾虎鱼类体态变异大、体型小、种类多, 形态鉴定及谱系分类较为困难。为深入开展虾虎鱼类的鉴定、分类及遗传进化等研究, 文章对已获得的26种虾虎鱼线粒体全基因组进行分析。结果发现, 虾虎鱼类线粒体基因组的基因组成及排列模式与大多数脊椎动物线粒体基因组特征基本一致; 由于不同物种的控制区存在不同数量的重复序列而导致基因组序列长度存在明显的差异; 26种虾虎鱼线粒体全基因组序列及不同基因中A+T的含量均超过50%, 并存在碱基G偏倚现象。基于37个编码基因序列, 利用Kimura双参数法计算遗传距离, 发现矛尾刺虾虎鱼与斑尾刺虾虎鱼、斑纹舌虾虎鱼与钝吻舌虾虎鱼分别为同种异名。通过对26种虾虎鱼线粒体基因组控制区序列的比较, 识别了终止结合序列区、中央保守区及保守序列区。利用26种虾虎鱼线粒体基因组的36个编码基因序列构建系统发育树, 发现部分聚类结果不同于传统的形态学分类方式, 虾虎鱼科中的5个亚科出现了明显的分化, 近盲虾虎鱼亚科、背眼虾虎鱼亚科、瓢虾虎鱼亚科亲缘关系较近而聚成一大支, 然后与拟虾虎鱼亚科种类形成姐妹类群, 虾虎鱼亚科与其它的4个亚科亲缘关系较远, 单独成为一个类群。根据分子钟估算结果推测虾虎鱼科物种可能起源于始新世晚期至渐新世时段, 在中新世进一步分化为具有现代表征的虾虎鱼种类。     

蚜蝇科昆虫线粒体基因组特征及系统发育研究

蚜蝇科昆虫是一类重要的资源昆虫,目前GenBank数据库共收录64种蚜蝇科昆虫线粒体全长基因组序列,涉及蚜蝇亚科(Syrphinae) 3族26种,管蚜蝇亚科(Eristalinae) 5族38种。本文总结了蚜蝇科昆虫线粒体基因组的基本特征,概述了线粒体全基因组在蚜蝇科昆虫系统发育研究中的应用,同时基于线粒体全基因组序列重建了蚜蝇科系统发育关系,并提出今后蚜蝇科昆虫的线粒体基因组学研究重点。     

赤狐线粒体全基因组及系统发育分析

测定了赤狐的线粒体基因组全序列,总长度为16 723 bp,碱基组成为：31.3% A、26.1% C、14.8% G、27.8% T。和大多数哺乳动物一样,赤狐的线粒体全基因组包含13个蛋白质编码基因、2个核糖体RNA基因、22个转运RNA基因和1个控制区。除ND3基因起始密码子为不常见的ATT外,赤狐与北极狐、狼、家犬、郊狼的线粒体蛋白质编码遵循相同模式。在控制区的保守序列区段1和2之间发现一段较长的富含AC的随机重复序列。为了验证赤狐与其他犬科动物的系统发育关系,利用12个重链蛋白质编码基因,分别通过邻接法和最大简约法构建了系统发育树。结果表明：赤狐与北极狐是姐妹群,它们在犬科中都属于赤狐型分支,而灰狼、家犬和郊狼则属于狼型分支,与现有的系统进化研究结果一致。     

山羊草属五个基本基因组系统发育的RAPD分析

利用ＲＡＰＤ技术,从ＯＰＥ、ＯＰＦ、ＯＰＧ、ＯＰＵ、ＯＰＸ、ＯＰＹ和ＯＰＺ共７组随机引物中筛选出２８个能产生基因组特异带的稳定引物,对山羊草属（ＡｅｇｉｌｏｐｓＬ．）的５个基本基因组及普通小麦“中国春”的ＤＮＡ进行随机扩增,根据扩增的４８８条ＤＮＡ片段绘制出系统发育图。普通小麦ＡＢＤ基因组与Ｓ基因组亲缘关系最近,Ｃ与Ｕ基因组具有比较近的亲缘关系,Ｄ基因组与其它基因组的亲缘关系比较远     

基于线粒体基因组的藏马高原适应及系统发育分析

研究测定了西藏那曲（4,500m）、云南中甸（3,300m）、云南德钦（3,300m）地区3匹藏马线粒体全基因组序列。3个地区的藏马线粒体基因组全长以及结构均与韩国济州岛的马类似,但比瑞典马线粒体基因组短。藏马基因组在DNA序列上的两两相似性达993％。通过对线粒体蛋白编码区的分析发现,NADH6基因的蛋白序列在三匹藏马中均表现快速进化的现象。这表明NADH6基因在藏马高原适应进化过程中扮演着重要角色。此外,利用7匹藏马的D—loop区域序列以及与其亲缘关系较近的马的序列首次构建的藏马的系统发育树显示,那曲藏马与中甸、德钦藏马属于不同的分支,且存在较大的遗传多样性,表明藏马可能为多地区起源。     

象甲科线粒体基因组特征及系统发育分析

昆虫线粒体基因组广泛应用于系统发育关系的重新建立、分子进化、谱系地理学及物种诊断等领域。为揭示象甲科昆虫线粒体全基因组序列的主要结构特征,探究其系统发育相关信息,为进化遗传学研究和分子标记选取等提供参考依据,本研究利用比较基因组学和生物信息学方法,对NCBI上已公布的35种象甲科物种线粒体全基因组序列进行了分析。结果显示:(1)象甲科tRNA基因存在排序及数目异常情况,不同物种中蛋白质编码基因和2种rRNAs排列相同,线粒体全基因组具有明显AT偏向;(2)COX1、ATP6、ND5、ND4、ND4L和ND1基因除标准三联密码子外,还存在特殊的起始密码子AAT、TTG和GTG;(3)13种蛋白质编码基因的进化速率顺序为COX3ATP8ND2ND5ND1ND4ND6ND4LND3ATP6CytbCOX1COX2;(4)13个蛋白编码基因和rRNAs基因中,ND5、rrnL、ND4和ND2基因变异位点数较高,可作为备选的分子标记;(5)各亚科的系统发育关系可能为(((小蠹亚科Scolytinae+长小蠹亚科Platypodinae)+(隐喙象亚科Cryptorhynchinae+魔喙象亚科Molytinae+象虫亚科Curculioninae)+((孢喙象亚科Cyclominae+粗喙象亚科Entiminae)+(隐颏象亚科Dryophthorinae+长小蠹亚科))),为象甲科的系统发育分析有提供参考。     

蒙古狼线粒体基因组序列分析及其系统发育地位

应用Long-PCR和克隆测序法得到蒙古狼(Canis lupus chanco)线粒体基因组全序列,结合GenBank中现有犬科动物线粒体基因组数据,应用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和Bayesian分析法对蒙古狼的系统发育地位进行了探讨。结果如下:蒙古狼线粒体基因组全长16709bp,包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个非编码区。序列碱基的组成存在明显的A-T偏好性。tRNA基因中除tRNA-Ser(AGY)缺少双氢尿嘧啶(DHU)臂以外,其余均能折叠成典型的三叶草二级结构。大多数蛋白质编码基因的起始和终止密码子与犬科动物有报道相同,COXⅡ基因的起始密码子为ATA,与其他犬科动物不同。基于12S rRNA+16S rRNA+H链上的12个蛋白质编码基因的联合数据的系统发育分析发现,在已报道的狼亚种数据中,西藏狼(Canis lupus laniger)的分化时间最早,其次为阿拉伯狼(Canis lupus arabs),蒙古狼与欧亚狼(Canis lupuslupus)的系统发育地位最为接近。     

变灰青霉线粒体基因组特征及系统发育分析

本研究对一株分离自细虫草上的变灰青霉SFY00C3菌株线粒体基因组进行测定,分析其组成特征,并探究其与青霉属真菌的系统发育关系。结果表明,SFY00C3的线粒体基因组是一条长度为28 301 bp的环状DNA分子,共编码42个基因(15个蛋白编码基因、2个rRNA基因和25个tRNA基因),其碱基组成有显著的A-T偏好性,25个tRNA基因均可形成典型三叶草结构,并存在32处G-U错配。通过青霉属物种间共线性分析发现其线粒体基因组发生了基因重排;共有的14个蛋白编码基因的Ka/Ks值均小于1,表明受到了纯化选择压力的影响;系统发育分析表明：SFY00C3在青霉属中是一个独立的分支,应该是6种青霉祖先的姊妹。本研究丰富了变灰青霉的线粒体基因组序列信息,为青霉属的系统发育、资源保护及遗传多样性研究提供基础数据。     

草兔线粒体基因组全序列及其系统发育关系分析

草兔(Lepus capensis)在我国数量多,分布广,但人们对草兔的系统地理学、草兔与其他兔类的系统发育关系了解不多,其亚种水平的分类也长期存在争议。本研究通过LA-PCR 技术对草兔线粒体基因组全序列进行PCR 扩增、序列测定和分析,并基于线粒体基因组12 个蛋白质编码基因10 776 bp的核苷酸序列,采用贝叶斯法(BI)和最大似然法(ML)构建哺乳纲(Mammalia) 灵长总目(Euarchontoglires)5 个目12 种动物的系统发育关系,结果支持兔形目(Lagomorpha)的单系起源,其中草兔与欧洲野兔(L. europaeus)亲缘关系最近,两者互为姐妹群,进而与家兔(Oryctolagus cuniculus)构成姐妹群关系。此外,基于线粒体细胞色素b 基因全序列,构建31 个兔类个体的系统发育关系,结果显示,草兔与雪兔(L. timidus),云南兔(L. comus) 与高原兔(L.oiostolus),东北兔(L. mandschuricus)与塔里木兔(L. yarkandensis) 有较近的亲缘关系,而在草兔内部,中国的草兔与南非草兔亲缘关系较远,采自江苏盐城的草兔与来自山东、陕西、四川的草兔聚为一支,具有明显较近的亲缘关系。该研究为更好地探讨草兔系统发育关系提供了进一步的分子生物学资料.     

Characterization of four mitochondrial genomes of Crambidae (Lepidoptera,Pyraloidea) and phylogenetic implications

Loxostege turbidalis, Loxostege aeruginalis, Pyrausta despicata, and Crambus perlellus belong to Crambidae, Pyraloidea. Their mitochondrial genomes (mitogenomes) were successfully sequenced. The mitogenomes of L. turbidalis, L. aeruginalis, P. despicata, and C. perlellus are 15 240 bp, 15 339 bp, 15 389 bp, and 15 440 bp. The four mitogenomes all have a typical insect mitochondrial gene order, including 13 protein-coding genes (PCGs), 22 transfer RNA (tRNA) genes, two ribosomal RNA (rRNA) genes, and one A + T rich region (control region). The PCGs are initiated by the typical ATN codons, except CGA for the cox1 gene. Most PCGs terminate with common codon TAA or TAG, the incomplete codon T is found as the stop codon for cox2, nad4, and nad5. Most tRNA genes exhibit typical cloverleaf structure, except trnS1 (AGN) lacking the dihydrouridine (DHU) arm. The secondary structure of rRNA of four mitogenomes were predicted. Poly-T structure and micro-satellite regions are conserved in control regions. The phylogenetic analyses based on 13 PCGs showed the relationships of subfamilies in Pyraloidea. Pyralidae, and Crambidae are monophyletic, respectively. Pyralidae comprises four subfamilies, which form the following topology with high support values: (Galleriinae + ((Pyralinae + Epipaschiinae)+ Phycitinae)). Crambidae includes seven subfamilies and is divided into two lineages. Pyraustinae and Spilomelinae are sister groups of each other, and form the “PS clade.” Other five subfamilies (Crambinae, Acentropinae, Scopariinae, Schoenobiinae, and Glaphyriinae) form the “non-PS clade” in the Bayesian inference tree. However, Schoenobiinae is not grouped with the other four subfamilies and located at the base of Crambidae in two maximum likelihood trees.     

直翅目昆虫线粒体基因组研究进展

本文总结了本实验室对40余种直翅目昆虫的线粒体基因组序列的研究方法和主要结果.直翅目线粒体基因组研究中最重要的发现包括：（1）在直翅目昆虫线粒体基因组中发现了3种基因排列次序.蝗亚目除蜢总科外都具有DK排列.蜢总科的变色乌蜢为KD 排列,与蝗亚目其他总科不同,而与螽亚目昆虫的排序方式相同.已测出的螽亚目大多数昆虫的KD 排列顺序与典型节肢动物的完全相同,但在黄脸油葫芦Teleogryllus emma发生了tRNA^Glu,tRNA^Ser和tRNA^Asn的倒置;（2）在疑钩额螽Ruspolia dubia中发现了一种到目前为止具有最短控制区（70 bp）的线粒体基因组;（3）采用多种方法分析了昆虫A+T富集区存在的调控序列和二级结构特征,获得了昆虫A+T富集区保守序列的一致结构.采用Z曲线分析蝗虫的A+T富集区,表明也存在与原核生物复制起点类似的信号;（4）构建了30种蝗虫12S rRNA和16S rRNA的二级结构.在昆虫线粒体基因组非编码链中发现了一些类tRNA结构和tRNA异构体;（5）构建了基于线粒体基因组数据的直翅目昆虫主要亚科以上分类单元之间的系统发育关系.     

Entire nucleotide sequences of Gossypium raimondii and G. arboreum mitochondrial genomes revealed A‐genome species as cytoplasmic donor of the allotetraploid species

• Cotton (Gossypium spp.) is commonly grouped into eight diploid genomic groups, designated A–G and K, and an allotetraploid genomic group, AD. Gossypium raimondii (D₅) and G. arboreum (A₂) are the putative contributors to the progenitor of G. hirsutum (AD₁), the economically important fibre‐producing cotton species.
• Mitochondrial DNA from week‐old etiolated seedlings was extracted from isolated organelles using discontinuous sucrose density gradient method. Mitochondrial genomes were sequenced, assembled, annotated and analysed in orderly.
• Gossypium raimondii (D₅) and G. arboreum (A₂) mitochondrial genomes were provided in this study. The mitochondrial genomes of two diploid species harboured circular genome of 643,914 bp (D₅) and 687,482 bp (A₂), respectively. They differ in size and number of repeat sequences, both contain illuminating triplicate sequences with 7317 and 10,246 bp, respectively, demonstrating dynamic difference and rearranged genome organisations. Comparing the D₅ and A₂ mitogenomes with mitogenomes of tetraploid Gossypium species (AD₁, G. hirsutum; AD₂, G. barbadense), a shared 11 kbp fragment loss was detected in allotetraploid species, three regions shared by G. arboreum (A₂), G. hirsutum (AD₁) and G. barbadense (AD₂), while eight regions were specific to G. raimondii (D₅). The presence/absence variations and gene‐based phylogeny supported that A‐genome is a cytoplasmic donor to the progenitor of allotetraploid species G. hirsutum and G. barbadense.
• The results present structure variations and phylogeny of Gossypium mitochondrial genome evolution.

     

两种毛蚜线粒体基因组比较分析

【目的】线粒体基因组分析已被应用于昆虫系统发育研究。本研究以蚜科Aphididae重要类群毛蚜亚科物种为代表,测定并比较分析了该类蚜虫的线粒体基因组特征,探讨了基于线粒体基因组信息的蚜虫系统发育关系重建。【方法】以毛蚜亚科三角枫多态毛蚜Periphyllus acerihabitans Zhang和针茅小毛蚜Chaetosiphella stipae Hille Ris Lambers,1947为研究对象,利用长短PCR相结合的方法测定线粒体基因组的序列,分析了基因组的基本特征;基于在线t RNAscan-SE Search Server搜索方法预测了t RNA的二级结构;基于12个物种(本研究获得的2个物种和10个Gen Bank上下载的物种数据)的蛋白编码基因(PCGs)序列,利用最大似然法和贝叶斯法重建了蚜科的系统发育关系。【结果】两种毛蚜均获得了约94%的线粒体基因组数据,P.acerihabitans获得了14 908 bp,控制区为1 205 bp;C.stipae获得了13 893 bp,控制区为609 bp。两种毛蚜同时获得33个基因,包含接近完整的13个蛋白编码基因(PCGs)(nad5不完整),18个tRNA,2个rRNA基因;ka/ks值表明,C.stipae的进化速率更快。从基因组组成、基因排列顺序、核苷酸组成分析、密码子使用情况、t RNA二级结构等特征来分析,两种蚜虫线粒体基因组基本特征相似。系统发育重建结果表明毛蚜亚科、蚜亚科的单系性得到了支持,毛蚜亚科位于蚜科的基部位置。【结论】两种毛蚜线粒体基因组的基本特征相似,符合蚜虫线粒体基因组的一般特征,两种线粒体基因组的长度差异主要来自控制区长度的不同;系统发育重建支持毛蚜亚科与蚜亚科的单系性,毛蚜亚科位于蚜科较为基部的位置。研究结果为蚜虫类系统发育重建提供了参考。     

双壳贝类线粒体基因组结构的比较

利用比较基因组学和生物信息学方法, 比较分析了已登录到GenBank中的14种海产双壳贝类和2种淡水双壳贝类的线粒体基因组的结构特征。结果发现, 双壳贝类线粒体的基因组结构、基因排列顺序均互不相同; 不同目、科和属之间线粒体基因组的大小、基因排列方式以及基因种类也存在明显的差异, 尤其是基因排列方式没有明显的规律。对16种双壳贝类的线粒体基因组全序列、编码基因序列进行系统分析, 分别得到了不同的聚类结果, 即用基因组全序列聚类时, 16种贝类的聚类结果与传统的形态学分类地位基本相同; 而将16种贝类的所有蛋白质编码基因和2个rRNA基因按照一致顺序排列起来进行聚类时, 所得的系统分类情况与这些贝类传统的形态学分类地位相差较大。     

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。     

Phylogeny of Veneridae (Bivalvia) based on mitochondrial genomes

Veneridae is one of the most diverse families of bivalve molluscs. However, their phylogenetic relationships among subfamilies have been debated for years. To explore phylogenetic relationships of Veneridae, we sequenced 13 complete mitochondrial genome sequences from eight subfamilies and compared with available complete mitochondrial genome of other Veneridae taxa (18 previously reported sequences). Phylogenetic analyses using probabilistic methods recovered two highly supported clades. In addition, the protein‐coding gene order revealed a highly conserved pattern among the same subclade lineages. According to our molecular analyses, Tapetinae should be recognized as a valid subfamily, but the genera formed para‐polyphyletic clades. Chioninae was recovered not monophyletic that differs from a previously molecular phylogeny. Furthermore, the reconstructed chronogram calibrated with fossils recovered the Veneridae have originated during the early Permian (about 290 million years ago). Noticeably, programmed frameshift was found in the nad4 gene of Leukoma jedoensis, Anomalodiscus squamosus and Antigona lamellaris and cob gene of L. jedoensis. This is the first time that the presence of the programmed frameshift has been found in the protein‐coding genes of Heterodonta species. Our results improved the phylogenetic resolution within Veneridae, and a more taxonomic sampling analysis of the subfamily Chioninae is supposed to construct.     

四川山鹧鸪的转录组组装和注释

四川山鹧鸪Arborophila rufipectus是中国特有的珍稀濒危鸟类.本研究对1只成年雄性四川山鹧鸪个体的心脏、肝脏和肾脏进行了转录组测序、组装和注释.其原始序列过滤后分别产生了5.70 G、4.60 G和5.16 G数据.286661条转录本经过Trinity组装并去掉冗余后共得到234488个基因.BUS...     

The complete chloroplast genomes of three Hamamelidaceae species: Comparative and phylogenetic analyses

Hamamelidaceae is an important group that represents the origin and early evolution of angiosperms. Its plants have many uses, such as timber, medical, spice, and ornamental uses. In this study, the complete chloroplast genomes of Loropetalum chinense (R. Br.) Oliver, Corylopsis glandulifera Hemsl., and Corylopsis velutina Hand.‐Mazz. were sequenced using the Illumina NovaSeq 6000 platform. The sizes of the three chloroplast genomes were 159,402 bp (C. glandulifera), 159,414 bp (C. velutina), and 159,444 bp (L. chinense), respectively. These chloroplast genomes contained typical quadripartite structures with a pair of inverted repeat (IR) regions (26,283, 26,283, and 26,257 bp), a large single‐copy (LSC) region (88,134, 88,146, and 88,160 bp), and a small single‐copy (SSC) region (18,702, 18,702, and 18,770 bp). The chloroplast genomes encoded 132–133 genes, including 85–87 protein‐coding genes, 37–38 tRNA genes, and 8 rRNA genes. The coding regions were composed of 26,797, 26,574, and 26,415 codons, respectively, most of which ended in A/U. A total of 37–43 long repeats and 175–178 simple sequence repeats (SSRs) were identified, and the SSRs contained a higher number of A + T than G + C bases. The genome comparison showed that the IR regions were more conserved than the LSC or SSC regions, while the noncoding regions contained higher variability than the gene coding regions. Phylogenetic analyses revealed that species in the same genus tended to cluster together. Chunia Hung T. Chang, Mytilaria Lecomte, and Disanthus Maxim. may have diverged early and Corylopsis Siebold & Zucc. was closely related to Loropetalum R. Br. This study provides valuable information for further species identification, evolution, and phylogenetic studies of Hamamelidaceae plants.