虱目裂化线粒体基因组研究进展

虱目是哺乳类和鸟类体表的专性寄生虫。在虱科、阴虱科、长角鸟虱科和兽羽虱科的某些寄生虱种中发现了线粒体基因组裂化现象, 其线粒体基因组裂化成了多个环状的线粒体染色体, 如体虱(Pediculus humanus)、头虱(pediculus capitis)和阴虱(Pthirus pubis)的线粒体基因组分别裂化形成20个、20个和14个微环染色体。微环染色体可能是基因删除和同源重组的结果, 关于线粒体基因组裂化的具体原因和机制, 目前并不清楚, 推测可能是进化选择或随机遗传漂变的结果或与线粒体单链DNA结合蛋白的缺失有关。鉴于线粒体基因组裂化研究对于深入理解线粒体的起源和进化方面具有重要意义, 文章以虱目裂化线粒体基因组为主线, 列举了动物裂化线粒体基因组和裂化特征, 阐述了虱目裂化线粒体基因组的研究现状, 分析了虱目线粒体基因组裂化的类型、原因和机制, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

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.     

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。     

双翅目昆虫线粒体基因组研究进展

对双翅目昆虫线粒体基因组的结构特点及线粒体内的基因如蛋白质编码基因、tRNA基因、rRNA基因以及A+T富含区做了总结,包括基因的大小,碱基组成、结构特点、基因重排等.     

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。     

蜱螨线粒体基因组研究进展

蜱螨亚纲包括蜱类和螨类, 是节肢动物中物种多样性最高的类群之一。本文综述了当前已测序的28种蜱螨线粒体基因组的研究成果。概括起来, 蜱螨线粒体基因组具有以下特点： （1）大小变异显著, 其中柑橘全爪螨Panonychus citri线粒体基因组在目前已测节肢动物中最小（13 077 bp）; （2）一般碱基组成偏向A和T, 但6种蜱螨具有相反的GC-偏斜（正值）; （3）基因组的碱基组成及A+T富集区的位置、 长度和拷贝数等变异显著, 其中4种叶螨的A+T含量最高, 其A+T富集区在目前已测节肢动物中最短（44~57 bp）; （4）基因高度重排, 特别是真螨总目的种类, 但重排与高分类阶元无相关性; （5）真螨总目部分螨类的tRNA基因极度缩短, 不能形成经典的三叶草二级结构。作者建议要进一步测定更多蜱螨的线粒体基因组, 验证蜱螨非典型tRNA基因的生物学功能性, 分析蜱螨线粒体基因组的分子进化机制, 开展蜱螨线粒体转录组研究等。     

动物线粒体DNA在进化遗传学研究中的应用

介绍了进化遗传学研究的主要内容、基本的研究方法以及线粒体的结构和遗传特点;综述了近年来线粒体DNA在进化遗传研究上的主要应用情况。     

中气门亚目线粒体基因组研究概述

中气门亚目(Mesostigmata)是寄螨总目(Parasitiformes)中物种多样性最为丰富的类群,全世界大约有11 424种。线粒体基因组是存在于真核生物中的重要遗传物质,因其具有分子量相对较小、突变率高、呈母系遗传及在细胞中拷贝数量多等特点,已成为研究系统发育关系最具价值的分子标记。本文对中气门亚目已测序物种的线粒体基因组结构、非编码区、碱基组成、基因重排、 tRNA基因和rRNA基因特征进行综述,发现中气门亚目物种的碱基组成呈明显的AT偏倚性,部分物种的线粒体基因组发生了不同程度的重排,有些物种具有截短的tRNA。进一步分析了中气门亚目物种线粒体基因组独特的结构特征和变异情况,总结了中气门亚目不同科属间线粒体基因组的差异。根据现有的线粒体基因组数据和分析方法阐明了中气门亚目物种的系统发育关系。研究结果有助于深入了解中气门亚目物种的具体进化历程,对推动中气门亚目物种线粒体基因组学、种群遗传学及分子系统学的研究具有重要意义。     

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。     

吸虱亚目非典型线粒体基因组研究进展

吸虱是真兽类哺乳动物体表的专性寄生虫,在全世界广泛分布,物种数量高达540种。近年来随着分子生物学的飞速发展,在NCBI中已收录15种吸虱线粒体基因组序列,其独特的非典型线粒体基因组发生剧烈的裂化现象,形成数目不等的微环染色体。本文综述了15种吸虱线粒体基因组的结构和组成、RNA基因、非编码区以及对吸虱祖先线粒体核型推测的方法和结果。探讨了不同种属间以及与其它昆虫的差异,提出今后对吸虱亚目线粒体基因组研究的展望。     

胞质异质性——人类肿瘤组织线粒体基因突变的普遍现象

为了探讨不同肿瘤组织中线粒体基因体细胞性突变的胞质异质性和同质性状态,利用32对重叠引物对149例肿瘤组织和匹配的正常组织的全线粒体基因进行PCR扩增,并同时进行时相温度梯度凝胶电泳扫描突变筛选,基因测序确定突变类型与异质状况。结果表明,不同肿瘤组织中线粒体基因体细胞性突变的异质率不同,口腔癌（65%）和食道癌（64%）具有较高的异质率,其次为乳腺癌（45.9%）。4种转换形式的发生频率Hm→Hm > Hm→Ht > Ht→Hm > Ht→Ht。碱基转换的主要转换形式为Hm→Hm,碱基颠换则以Hm→Ht。认为胞质异质性是人类肿瘤组织线粒体基因突变的普遍现象。Abstract: To explore the status of heteroplasmy and homoplasmy of Mitochondrial DNA somatic mutations in different tumors. DNA from 149 tumors and corresponding normal tissues were extracted and entire mitochondrial genome was amplified using 32 pairs of overlapping primers. The somatic mutations were screened by temporal temperature gradient gel electrophoresis and their heteroplasmic statute were identified by sequencing. The results showed that the incidence rate of heteroplasmy of mitochondrial DNA somatic mutations varies in different tumors. There is a high rate of heteroplasmic mutation in oral cancer (65%) and esophageal cancer (64%), followed by breast cancer (45%). The frequency of four transfer types is Hm (homoplasmy)→Hm (heteroplasmy) > Hm→Ht > Ht→Hm > Ht→Ht. The main transfer forms of transition and transversion mutations are Hm→Hm and Hm→Ht respectively. Heteroplasmy is a common phenomenon in mitochondrial DNA somatic mutations of human tumors.     

动物mtDNA控制区及保守与异质

本文通过文献综述,对动物线粒体DNA控制区进行了阐述.从线粒体控制区（control region）基因组的研究出发,重点介绍了动物线粒体控制区基因组结构特点.主要结论：由于碱基替换、插入和缺失以及重复序列数目的变异致使D-loop成为mtDNA中变异最多的区域,但突变和结构重排并不是发生在整个D-loop区域,而是在高变区;大多研究集中在mtDNA D-loop保守区和异质方面：对D-loop序列分析,能较好地阐明动物的起源,在动物亲缘关系鉴定、系统进化和物种形成方式的研究等领域具有广阔的研究和应用前景.     

Mitochondrial genome SNPs analysis of eight barley genotypes displaying hot spot regions,phylogenetic relationships and heteroplasmy

Abstract

Organellar genomes are small, circular entities that provide unique advantages as compared to the nuclear genome. The present study was aimed at evaluating the efficiency of utilizing mitochondrial single nucleotide polymorphisms (SNPs) approach in separating barley cultivars. Sequences generated via next-generation sequencing were further utilized to confirm the incidence of heteroplasmy in barley mitochondrial genome. The analysis involved seven cultivated barley (Hordeum vulgare subsp. vulgare) (VG) and one wild (H. vulgare subsp. spontaneum) (SP) genotypes. A total of 73 million paired-end reads per mitochondrial genomes across the eight barley genotypes were generated using Illumina HiSeq 2000 platform. Sequences of each genotype were separately aligned to the published barley mitochondrial reference genome, thus SNPs were detected. The overall results indicated the efficiency of using mitochondrial SNPs as a molecular marker in distinguishing among barley genotypes. Unique SNPs were determined in six out of the eight genotypes, where Giza131 and Giza129 had no specific mitochondrial SNPs, while Giza130 showed the largest number of unique mitochondrial SNPs. The phylogenetic tree indicated the close relationship between Giza129 and Giza130. Interestingly, SP was not clearly discriminated among genotypes.     

社鼠（Niviventer confucianus）线粒体基因组全序列分析

社鼠（Niviventer confucianus）属于啮齿目（Rodentia）、鼠科（Muridae）、白腹鼠属（Niviventer）,关于该物种的分子系统学研究极少。为获取社鼠线粒体基因组全序列,提取其基因组总DNA,参照近缘物种线粒体基因组全序列设计34对特异性引物,利用PCR扩增全部片段后进行测序,之后对其基因组组成及结构特点进行了初步分析。结果表明,社鼠线粒体基因组全序列长16 281 bp（GenBank收录号：KJ152220）,包含22个tRNA基因、13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因和1个非编码控制区;基因组核苷酸组成为34.0%A、28.6%T、24.9%C、12.5%G。将所得序列与社鼠近缘物种（川西白腹鼠、小家鼠、褐家鼠）的线粒体全基因组进行比较,结果显示,四个物种的线粒体基因组虽然在基因组大小、部分tRNA二级结构、部分蛋白质编码基因的起始或终止密码子及控制区长度和碱基组成上有差异,但基因组结构和序列特征方面都具有较高的相似性。四个物种线粒体全基因组间的遗传距离显示,社鼠与川西白腹鼠距离最近,而与小家鼠距离最远。该研究为利用线粒体全基因组信息进行啮齿类分子系统学研究提供了有价值的资料。     

RFLP Analysis for Mitochondrial Genome of CMS-Rice

Restriction fragment length polymorphism (RFLP) was used to analyze mitochondrial (mt) genome of cytoplasmic male sterility (CMS) rice. Differences were observed among mitochondrial genomes of the sterile line (A) and maintain line (B) of nine types of CMS rice; Mitochondrial genomic differences were also detected between A and B in many functional gene regions. Even the materials with the same nucleic background have differences in their mtDNA. This provides molecular evidence for the cytoplasmic heterogeneity and the CMS mechanism research.     

黑麂线粒体基因组序列分析

采用PCR产物直接测序方法测定了黑麂线粒体基因组全序列 ,初步分析了其基因组特点并定位了各基因的位置 .结果显示 :黑麂的线粒体基因组全序列长度为 1 6 35 7bp ,可编码 2 2种tRNA、2种rRNA、1 3种蛋白质 ,碱基组成及基因位置与小麂、赤麂和其它哺乳类动物的线粒体基因组相似 ;模拟电子酶切图谱与先前的报道基本一致 ;基于细胞色素b的全基因序列 ,分别以最大简约法、N J法、最大似然数法与其它 1 4种鹿类动物的相应序列进行了聚类分析 ,构建出相似的系统进化树 :初步确定了麂亚科动物在鹿科中处于与鹿亚科、北美鹿亚科并列的进化地位 .在此基础上 ,进一步以黑麂、赤麂、小麂的线粒体编码RNA和编码蛋白质的基因序列构建系统进化树 ,分析了三者的亲缘关系 .结果表明 :黑麂和赤麂亲缘关系较近 ,是较新的物种 ,而小麂是较为原始的物种     

Morphology and Mitochondrial Genome of Fischoederius sp. 1 in Thailand

A rumen fluke Fischoederius elongatus is assigned to the type species of genus Fischoederius, family Gastrothylacidae. However, the mitochondrial sequences recently published are thought to be of inconsistent species, suggesting that several morphologically similar but genetically distinct species might be classified as Fischoederius elongatus. Thus, mentions of F. elongatus from South, Southeast, and East Asia might unintentionally refer to different species. The present work describes morphology and a full mitochondrial genome sequence of one of these species. The fluke specimens were collected from 2 infected cattle in Thailand. An interesting finding was the presence of a second tRNA-Asp gene next to a partial ND1 gene. It is suggested that these duplicated sequences are the remnants of non-reciprocal recombination events caused by inverted repeats located between ND2 and ND1 mitochondrial genes.     

The Putative Mitochondrial Genome of Plasmodium falciparum

Intraerythrocytic stages of mammalian malarial parasites employ glycolysis for energy production but some aspects of mitochondrial function appear crucial to their survival since inhibitors of mitochondrial protein synthesis and electron transport have antimalarial effects. Investigations of the putative mitochondrial genome of Plasmodium falciparum have detected organellar rRNAs and tRNAs encoded by a 35 kb circular DNA. Some features of the organization and sequence of the rRNA genes are reminiscent of chloroplast DNAs. The 35 kb DNA also encodes open reading frames for proteins normally found in chloroplast but not mitochondrial genomes. An apparently unrelated 6 kb tandemly repeated element which encodes two mitochondrial protein coding genes and fragments of rRNA genes is also found in malarial parasites. The malarial mitochondrial genome thus appears quite unusual. Further investigations are expected to provide insights into the possible functional relationships between these molecules and perhaps their evolutionary history.