一株辛德毕斯病毒的基因组序列测定及分析

目的：对引进的一株辛德毕斯病毒的基因组序列进行测定,阐明其与已报道毒株序列的关系。方法：对辛德毕斯病毒基因组编码区进行分段RT-PCR扩增,对非编码区采用RACE法进行扩增,将扩增产物直接进行测序,应用DNAStar软件将测序结果拼接得到基因组序列,采用MEGA3.1软件对9株辛德毕斯病毒基因组序列进行系统进化发生树的构建。结果与结论：此株辛德毕斯病毒基因组共11663nt,编码3745个氨基酸残基,其中5＇端的2/3基因组编码4种非结构蛋白NSp1、NSp2、NSp3和NSp4,3＇端的1/3基因组编码5种结构蛋白E1、E2、E3、6K和C;结构基因和非结构基因之间有48nt的连接区为非翻译区;病毒基因组5＇末端和3＇末端分别有59、318nt的非编码区;序列同源性分析结果表明,此株病毒与S.A.AR86株的同源性最高,两者核苷酸序列的同源性为99.7%,氨基酸序列的同源性为99.6%,而与本室保存的另一辛德毕斯病毒MEI株的遗传进化关系稍远,系统进化发生树处于不同分支上。     

基因组结构信息在动物系统发育研究中的应用

随着人类基因组和一些模式生物、重要经济生物以及大量微生物基因组测序的完成,生物学整体研究业已进入基因组时代.最近5～10年以来,利用基因组结构信息进行系统发育推断的研究形成了分类学和进化生物学中的前沿领域之一.相对于核苷酸或氨基酸序列中的突变而言,基因组的结构变化--内含子的插入/缺失、反转录子的整合、签名序列、基因重复以及基因排序等--是更大空间(或者时间空间)尺度上的相对稀缺的系统发育信息,一般用于科和科以上阶元间的亲缘关系研究.基因组全序列的获得和其中各基因位置的确定有利于将基因组中不同层次的系统发育信息综合起来,利用全面分子证据(total molecular evidence;包括基因组信息,DNA、RNA、蛋白质的序列信息,RNA和蛋白质的高级结构等)进行分子系统学研究.     

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。     

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。     

植物内生固氮菌系统发育进化新进展

在植物内生固氮菌系统发育进化关系研究中,常用的方法有形态学与蛋白质水平法、数值分类和自动化鉴定法、化学分类法、分子遗传学方法等。本文简要介绍了常用方法的关键技术,并归纳了它们的优缺点。生物学的研究进入基因组时代后,随着高通量DNA测序技术在微生物学领域应用的迅速发展,全基因组测序被应用到微生物系统发育进化研究中,然而目前并未发现对已测全基因组序列的植物内生固氮菌进行系统总结。本文在对已测序植物内生固氮菌进行归纳的基础上,又详细研究了基于基因组数据的几种具有代表性的新方法(ANI分析法、最大唯一匹配指数法、核心基因组分析、组分矢量法、基因流动性分析),并结合目前系统发育进化研究常用方法,对植物内生固氮菌系统发育进化研究趋势进行总结和展望,旨在使植物内生固氮菌的系统发育进化关系研究在精确度、可靠性等方面有所突破。     

鞘翅目昆虫线粒体基因组研究进展

鞘翅目（Coleoptera）是世界上最具多样性的类群,具有很高的生态和形态多样性,这些多样性吸引了很多进化生物学家和分类学家的关注。随着分子生物学的发展,分子生物学技术广泛应用于鞘翅目系统学的研究,但随着研究的深入,简单的分子片段已经不能满足研究的需求,需要发掘更新的分子标记。近年来,线粒体全基因组已经成为鞘翅目分子系统学研究中很重要的分子标记之一,并广泛地应用于鞘翅目昆虫各个阶元的研究中。本文就鞘翅目线粒体全基因组的概况、研究进展及存在问题进行了总结和讨论。目前,鞘翅目线粒体基因组的研究主要包括物种线粒体基因组组成与结构、分子系统学和分子进化等方面。线粒体基因组在解决系统发育和进化方面表现出了很多的优越性,然而也存在着一些缺点,如序列难获得、基因类型单一、各基因进化速率不同、应用较局限等。     

蜜蜂全基因组出笼前后

在2006年10月26日,期待已久的蜜蜂的基因组序列在英国杂志《自然》上发表了。这一事件对于全世界蜜蜂生物学家来说,标志着蜜蜂研究“后基因组时代”的开始。这一重大项目由倍乐医学院完成,耗资800万美元,历时2年。而实际上对于基因组的注释又经过近2年的时间,由代表15个国家、来自64个实验室的170名科学家完成。这一等待是值得的基因组序列最终发表后,生物学家通过互联网能做他们自己的“数据采掘”,用这一可得的公共资源验证自己的假说。事实上,在蜜蜂基因组文章在《自然》上发表的当周,其姊妹刊上发表的约50篇相关论文中,有一半以上是基于生物信息学的研究,这些刊物包括《科学》、《基因组研究》、《美国国家科学院院报》及《昆虫分子生物学》。蜜蜂与人类享有一些共性劳动分工,复杂的通信系统包括语言,发达的保卫和防御系统,精妙的建筑以及为了共同利益自我牺牲的特点。由于有这些共性,蜜蜂基因组的发表将使科学家不仅能够深入研究蜜蜂生物学,而且能深入了解我们人类自身的生物学。     

哺乳动物系统发育基因组学研究进展

哺乳动物是一类最进化并在地球上占主导地位的动物类群,重建其系统发育关系一直是分子系统学的研究热点。随着越来越多物种全基因组测序的完成,在基因组水平上探讨该类动物的系统发育关系与进化成为研究的热点。本文从全基因组序列,稀有基因组变异及染色体涂染等几个方面简要介绍了当前系统发育基因组学在现生哺乳动物分子系统学中的应用,综合已有的研究归纳整理了胎盘亚纲的总目及目间的系统发育关系,给出了胎盘动物19 个目的系统发育树。本文还分析了哺乳动物系统发育基因组学目前所面临的主要问题及未来的发展前景。     

濒危植物坡垒的叶绿体基因组特征及系统发育分析

了解濒危植物坡垒(Hopea hainanensis)的叶绿体基因组结构,对揭示龙脑香科植物的系统进化关系具有重要意义.本研究通过高通量测序技术对坡垒叶绿体基因组的结构特征及与其近缘种的系统进化关系进行了分析.结果 表明:坡垒叶绿体基因组具有典型被子植物叶绿体基因组的四分体结构,基因组全长151 795 bp,共注释得...     

基于cDNA测序与杂交的大规模基因组分析方法

随着人类及其他多种模式生物基因组计划所取得的重大进展 ,目前 ,基因组研究正处于一个从“序列基因组”研究向“功能基因组”研究的重大转折时期。诚然 ,通过“序列基因组”研究可以了解到大量的有关组成基因组所有核苷酸排列顺序的信息 ,但是 ,我们对由这些核苷酸所组成的基因的功能及这些基因的时空表达顺序却知之甚少。比如 ,通过人类基因组计划可以知道组成人类基因组的大约 3 0亿个核苷酸在染色体上是如何排列的 ,而由这些核苷酸可构成哪些基因 ?这些基因具有何种功能 ?这些基因在不同的组织、不同的发育阶段又是如何表达的 ?这正是“…     

基因组分析方法在微生物分类学中的应用

细菌分类学始于19世纪后半叶,当时主要是以表型标记和生理生化特性为基础的简单分类,之后DNA-DNA分子杂交、16S rRNA基因序列分析方法的出现给微生物分类带来了极大的便利。尽管如此,这些分类学方法仍然存在一些局限性,而基因组时代的到来,为微生物分类带来了新思路。本文主要介绍了5种基于全基因组数据的微生物分类方法,包括平均核苷酸同源性分析、核心基因组分析、最大唯一匹配指数分析、K串组分矢量法和基因流动性分析,并论述了这些方法在微生物分类学中的应用。     

白花除虫菊叶绿体基因组特征及系统发育研究

白花除虫菊(Tanacetum cinerariifolium)是全球唯一集约化种植的杀虫园艺作物,从其头状花序提取的天然除虫菊酯广泛应用于有机农业和家居害虫防控,具有极高的商业价值。本研究通过Illumina HiSeq 2500测序平台对白花除虫菊叶绿体基因组进行了测序,并对其结构特征及系统进化关系进行了分析。结果表明,白花除虫菊叶绿体基因组为典型的四分体结构,基因组大小为150 171 bp,包括84个蛋白质编码基因、 37个转运RNA基因和8个核糖体RNA基因;密码子偏好性分析发现其叶绿体基因组中密码子末端偏好以A和U结尾,其中亮氨酸的密码子是最常用的,其使用UUA密码子的频率最高,RSCU值为1.88。在其叶绿体基因组中鉴定到简单重复序列(simple sequence repeat, SSR)位点共41个,包含37个单核苷酸重复序列、 4个复合型核苷酸重复序列;基于菊科(Asteraceae)39个叶绿体基因组序列构建的系统发育树表明,其叶绿体基因组高度保守,除近缘红花除虫菊(T.coccineum)外,除虫菊类与同为菊科的植物蒿子杆(Ismelia carinata)亲缘...     

拟南芥DNA探针的比较基因组原位杂交揭示的拟南芥与远缘植物基因组间的同源性

采用生物素标记的拟南芥基因组DNA探针在75%杂交严谨度下对双子叶植物番茄、蚕豆和单子叶植物水稻、玉米、大麦的染色体进行了比较基因组荧光原位杂交（comparative genomic in situ hybridization,cGISH）分析,以揭示拟南芥与远缘植物基因组间的同源性.cGISH信号代表了拟南芥基因组DNA中的重复DNA与靶物种染色体上同源序列的杂交.探针DNA在所有靶物种的全部染色体上都产生了杂交信号.杂交信号为散在分布,并呈现随基因组增大,杂交信号增多,且分布更加分散的趋势.所有靶物种的核仁组织区（NOR）都显示了明显强于其他区域的杂交信号,表明拟南芥基因组DNA探针可用于植物NOR的物理定位.在所有的靶物种中,信号主要分布在染色体的臂中间区和末端,着丝粒或近着丝粒区有少数信号分布.大麦染色体显示了与C-和N-带不同的独特的cGISH信号带型,表明此探针可用于不同植物染色体的识别.这些结果表明,拟南芥基因组与远缘植物基因组之间,除rDNA和端粒重复序列外,还存在其它同源的重复DNA;一些重复DNA序列在被子植物分歧进化为单子叶和双子叶植物之前就已存在,虽经历了长期的进化过程,至今在远缘物种之间仍保持了较高的同源性.结果还提示,大基因组中古老而保守的重复DNA在进化过程中发生了明显的扩增.     

叶蝉科昆虫分子系统发育的研究进展

从基因组DNA的提取、研究的基因片段、PCR引物选用、扩增条件以及叶蝉科不同阶元的分子系统发育分析等方面,综述叶蝉科(半翅目:叶蝉科)昆虫分子系统发育的研究进展。目前角顶叶蝉类的研究成果相对较多,大叶蝉亚科次之,其余类群的研究较少或无。线粒体基因与核基因序列联合分析以及线粒体全序列分析以及基因序列与形态数据相结合分析,分子鉴定叶蝉与共生菌之间的协同进化的研究,将是叶蝉分子系统学未来发展的主要研究手段。     

中国狼（Canis lupus chanco）线粒体全基因组序列分析

参照近缘物种线粒体全基因组序列,设计14 对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得中国狼线粒体基因组全序列,并分析其基因组特点和各基因的定位.用pDRAW32软件,预测12种限制性酶的酶切图谱.结果表明,中国狼线粒体基因组全长16 774 bp, 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.除ND2、 ND3和ND5 基因以ATA作为起始密码子外,其它基因的起始密码子均为ATG.除COXⅢ、 ND4、 ND3基因的终止密码子分别为不完全的T,T,TA;ND2,COXⅡ,Cytb基因的终止密码子分别是TAG、TAG、AGA外;其余基因均以TAA作为终止密码子,而欧亚狼和狗COXⅡ基因则以TAA终止.基于近缘哺乳动物15种近缘物种的线粒体基因组的12S rRNA 和 16S rRNA 基因全序列,用邻近法、最大简约法和最大似然法构建系统进化树,系统进化关系与传统的系统分类基本一致.并在已有文献的基础上,探讨了中国狼的进化地位.     

美洲大蠊基因组重复序列分析

重复序列是真核生物基因组的重要组成部分。一些重复序列,如自主型的逆转录转座子LINE,在昆虫的系统进化和遗传多样性研究方面得到了广泛的应用。de novo从头预测和基于同源比对预测相结合的方法被用来搜索美洲大蠊Periplaneta americana基因组,共鉴定出大约占全基因组62%的重复序列。研究发现,散在重复序列中,DNA转座子占美洲大蠊基因组的16.18%;逆转座元件中LINE最多,占基因组的13.64%,SINE和LTR分别占基因组的3.52%和1.32%。LINEs中的Bov Bs亚家族在所有转座子亚家族中比例最高(约6.73%)。美洲大蠊与德国小蠊Blattella germanica相比,除LTR外,其他类型的转座子占基因组的比例均高于德国小蠊。通过分析逆转录转座子反转录酶完整度、氨基酸序列相似度及遗传距离,从美洲大蠊基因组中鉴定出一类BovBs:RTE-1_PAm。BovBs的反转录酶氨基酸序列的系统树表明,美洲大蠊与内华达古白蚁Zootermopsis nevadensis的进化关系比与其同属蜚蠊科Blattidae的德国小蠊的关系更近。昆虫中BovBs的进化关系与传统核基因进化关系的不同,表明转座子的进化相对宿主基因的进化具有一定的独立性。     

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.     

中国地鼠线粒体基因组的序列分析与分子进化

目的 获得中国地鼠线粒体基因组序列,为线粒体疾病模型提供分子数据.方法 参照近缘物种的线粒体基因组序列,设计27对特异引物,采用TD-PCR及测序技术获得了中国地鼠的线粒体全基因组序列,分析了其基因组特点和各基因的定位.还结合GenBank中已发表的其他5种啮齿类动物的线粒体基因组序列,探讨啮齿类动物不同科间的系统进化关系.结果 中国地鼠线粒体基因组全长为16 283 bp,碱基组成为33.53％A、30.50％T、12.98％G、22.80％C,包括13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码基因控制区.中国地鼠和金黄地鼠亲缘关系最近.结论 中国地鼠线粒体基因组各基因长度、位置与典型的啮齿类动物相似,其编码蛋白质区域和rRNA基因与其他啮齿类动物具有很高的同源性,显示线粒体基因组在进化上十分保守.5种动物的分子系统进化树与传统分类地位一致.     

家蚕LTR逆转录转座子的鉴定、分类及系统发育分析

转座子是真核生物基因组的重要组成成分。为了研究家蚕Bombyx mori长末端重复序列 (long terminal repeat, LTR)逆转录转座子的分类及进化, 本研究采用de novo预测和同源性搜索相结合的方法, 在家蚕基因组中共鉴定出了38个LTR逆转录转座子家族, 序列长度占整个基因组的0.64%, 远小于先前预测的11.8%, 其中有6个家族为本研究的新发现。38个家族中, 26个家族有表达序列标签 (expression sequence tag, EST)证据, 表明这些家族具有潜在的活性。对有EST证据的6个家族和没有EST证据的5个家族用RT-PCR进行了组织表达谱实验, 结果表明这11个家族在一些组织中有表达, 这进一步证实了这些家族具有转录活性, 基于此我们推测家蚕中大部分的LTR逆转录转座子家族很可能具有潜在活性。对转座子的插入时间进行估计, 结果表明绝大部分元件都是最近1百万年内插入到家蚕基因组中的。我们还比较了黑腹果蝇Drosophila melanogaster、 冈比亚按蚊Anopheles gambiae和家蚕B. mori中Ty3/Gypsy超家族分支的差异, 结果表明不同枝在不同昆虫中有着不同的扩张。家蚕中LTR逆转录转座子的鉴定和系统分析有助于我们理解逆转录转座子在昆虫进化中的作用。     

基于叶绿体基因组数据的芸香科属间系统发育初步分析

为探究花椒属种水平系统进化关系以及为新品种培育研究奠定理论基础，该研究以芸香科物种的叶片为材料，采用改良CTAB法提取叶绿体DNA,利用BGISEQ-500平台进行叶绿体基因组测序，并对叶绿体基因组进行组装、注释，联合NCBI数据库数据，共获得芸香科19属49个物种的全叶绿体基因组序列。构建了芸香科属间系统进化关系。结果表明，(1)基于叶绿体基因组序列矩阵(总长196 641 bp),ML和BI 2种方法得到的系统发育树的拓扑结够基本一致，系统发育树各分支具有较强的支持率，叶绿体基因组数据可以解决芸香科属间的系统发育关系。(2)芸香科为单系类群，并进一步形成两大分支，其中柑橘亚科为单系，与芸香亚科内的芸香属聚为分支I,分支Ⅱ由芸香亚科和飞龙掌血亚科组成，两亚科均不是单系，其中飞龙掌血亚科的香肉果属，茵芋属与芸香亚科的白鲜属，臭常山属是最早分化出来的类群，其次是蜜茱萸属和山油柑属；黄檗属和吴茱萸属与花椒属类群形成姊妹群，飞龙掌血属的物种飞龙掌血嵌套于花椒属分支中，支持飞龙掌血物种并入花椒属的处理。