水稻线粒体延伸因子OsEF-Tu基因的克隆及表达

[目的]克隆水稻线粒体基因Os EF-Tu并进行表达。[方法]RT-PCR分别扩增Os EF-Tu基因c DNA的5’端和3’端序列,重叠PCR克隆Os EF-Tu的c DNA序列。生物信息学分析Os EF-Tu基因,构建水稻线粒体基因Os EF-Tu原核表达载体并转化BL21(DE3),IPTG诱导表达融合蛋白。[结果]Os EF-Tu蛋白与多个高等植物线粒体延长因子EF-Tu蛋白具有同源性,p GEX-4T1-Os EF-Tu重组子构建成功并表达出带有GST标签的Os EF-Tu融合蛋白。[结论]水稻Os EF-Tu在高等植物中较为保守,原核表达Os EF-Tu融合蛋白在28℃诱导条件下包涵体中表达量高。     

分析水稻APETALA2类基因的系统发育和表达模式

多基因家族经历着生与死的进化并因此有助于生物的创新性进化。APETALA2类基因属于AP2转录因子家族中euAP2分支。该类基因具有特征性基元,并存在于蕨类植物、裸子植物和被子植物中。系统发育分析表明这类基因经历了生与死的进化。原位杂交和RT-PCR结果表明水稻的5个APETALA2类基因在表达模式上既是冗余又是不同的。根据基因系统发育树和表达模式讨论了这些基因的功能。     

体内连续进化——从噬菌体到真核基因组的进化故事（英文）

进化是生物多样性产生和保留的自然进程。通过对编码蛋白质的基因进行有目的地设计和改造,获得性能更优异的蛋白质用于生产生活,是蛋白质工程的目的所在。为了在实验室中通过定向进化的蛋白质工程模拟自然进化的实现过程,研究人员通过在快速增殖的原核生物和简单的真核生物中引入靶向诱变元件,建立了各种体内连续进化系统。本综述介绍了体内连续进化平台的现状,重点关注噬菌体和酵母中人工进化技术的研究进展,并对其在生物技术领域中的成功应用进行了总结,最后简要展望了体内连续进化这一新兴领域的发展方向。     

灵长目动物TRIM5基因的进化及其抗逆转录病毒的种属差异性

灵长目动物TRIM5基因能编码TRIM5α蛋白,它在逆转录病毒侵染宿主细胞的早期阶段抑制病毒复制。同时科学家也在灵长目动物中发现了TRIM5基因的另外一种融合蛋白基因型——TRIMCyp,由于发生的剪接机制不同,新、旧大陆猴分别形成了不同的融合蛋白,从而导致它们抗病毒活性的广泛差异。TRIM5基因在灵长目动物进化过程中产生了很多突变位点,这些突变位点也使灵长目动物抗逆转录病毒的活性存在种属差异。本文简述了TRIM5基因及编码蛋白的结构,从自然选择的角度阐述了灵长目动物TRIM5基因的进化,揭示了由TRIM5基因多样性所造成的抗病毒种属差异,从而为研究灵长目动物的进化以及人猴共患疾病模式生物的构建提供一定的指导。     

啮齿目核糖酸酶5基因(RNase5)的分子进化

RNase5是RNASE A基因超家族中的一个重要成员,是分子进化研究的理想模型之一。基于基因组水平,我们对啮齿目的3个进化枝10科17个物种开展RNase5的分子进化研究。利用TBlastN及BlastN方法鉴定每个基因组的RNase5基因,发现该基因在啮齿目的Ctenohystrica所有物种发生丢失,时间是在Ctenohystrica形成之后;邻接法和最大似然法构建的系统发育树均支持RNase5在“与小家鼠相关的进化枝”的小家鼠、褐家鼠和拉布拉多白足鼠发生三次独立基因复制事件;利用PAML软件的枝模型、位点模型及枝-位点模型计算选择压力,均检测到RNase5基因受到强烈的正选择作用。总之,我们的研究深入系统开展了RNase5在啮齿目中的分子进化,增加了该基因研究的多样性,为进一步系统认识该基因在动物的适应性进化遗传机制奠定了基础。     

40种蕨类植物matK基因的系统分类及分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物Ⅱ型内含子成熟酶蛋白K(Maturase K,MATK)编码基因matK的进化趋势进行研究。结果显示:matK基因在蕨类植物系统学研究中具有一定的应用价值,与rbcL基因和psaA基因联合后能显著提升系统发育树的可信度;蕨类植物MATK蛋白中存在少数曾经历正选择的位点;MATK蛋白内部有多对氨基酸位点共同构成共进化网络。在被子植物兴起环境改变后,MATK蛋白部分位点发生适应性进化,通过位点间共进化网络协同作用方式提升蕨类植物对新光合环境的适应能力。     

奥密克戎BA.1变异株在全球的流行和刺突蛋白的进化分析

新型冠状病毒Omicron变异株出现之后，在全球暴发流行过程中不断进化出传播速度更快、免疫逃逸能力更强的进化分支，为了探究BA.1变异株在全球暴发流行的特征及刺突蛋白(Spike,S)基因的进化特征，本研究对其全基因序列的全球报告情况和S基因的进化特征进行了分析。本文通过全球共享流感数据倡议组织(Global Initiative of Sharing All Influenza Data,GISAID)获取Omicron BA.1系列变异株的全基因序列信息，分析BA.1系列变异株S基因氨基酸突变并构建系统进化树和进行贝叶斯系统进化分析。本研究提示全球约有1.2亿人被BA.1系列变异株感染，全球提交的BA.1系列变异株序列数在其出现2个月后达到高峰，5个月后占新型冠状病毒的比例下降到4.38%，累计提交BA.1全基因序列最多的区域是欧洲、美洲；截止2022年10月，BA.1系列变异株中序列提交数占绝对优势的是BA.1.1(42.07%)，其次是BA.1(18.81%)。对S基因的氨基酸变异分析显示BA.1有56个进化分支，其中48个分支稳定遗传了Omicron原始株S蛋白中的18个氨基...     

协同进化（一）——相互作用与进化理论

协同进化（一）──相互作用与进化理论张树义（中国科学院动物研究所北京１０００８０）地球上所有的物种都是在过去的３５亿年间产生、繁衍和进化的,其中一些物种之间在进化过程中相互作用。也正是这些相互作用使我们今天看到的自然界不仅是一个个彼此独立的物种,而且...     

日发现藻类生物钟基因

日本名古屋大学研究人员最近在藻类体内发现了6个生物钟基因，这项成果可能有助于科学家研究生物钟的进化。     

酿酒酵母进级进化过程中的基因丢失现象初探

酿酒酵母进级进化过程中的基因丢失问题很少被研究．利用现有的蛋白质数据库，通过设定判断标准，预期可以获得更多这方面的案例以便进行相关问题的研究．利用SMART蛋白质域家族数据库，根据在已完成测序的7种真核生物蛋白质域家族成员中存在或不存在酿酒酵母蛋白质域信号，判断是否发生了基因丢失．通过这种方法，共有6个酿酒酵母基因判断为在进级进化过程中发生了丢失，还探讨了这些基因发生丢失的可能机制．     

Hox基因及其进化机制的研究进展

Hox基因是生物体内一类重要的发育调控基因家族.Hox基因高度保守,通常成簇存在,编码一类转录因子,在个体胚胎发育中起着重要的调控作用.近期研究表明,基因复制、基因序列变异及选择压力对Hox基因簇的产生和进化有重要作用,同时调节元件和协同进化对Hox基因的进化也有重要影响.     

应用PRINS技术定位黄鳝Hox基因的研究

Hox基因是近年来发现的支持基因组复制进化理论的最有力的证据。该研究应用引物原位延伸 (PRINS)技术 ,在黄鳝有丝分裂染色体标本上开展Hox基因的定位研究。研究结果表明 ,在黄鳝染色体组中可能存在有 6个Hox基因簇 ,这些基因簇分别位于黄鳝第 1、2、3、6、8和 10号染色体 ,相对着丝粒距离分别为 2 8 2 4± 2 88、4 5 5±1 39、13 89± 2 0 3、74 32± 1.86、38 0 3± 2 .4 1和 5 8 18± 2 0 5。该研究定位黄鳝Hox基因将有助于挖掘黄鳝染色体的来源和进化特征 ,并为基因组复制进化理论提供黄鳝这一特化物种的细胞遗传学证据。     

八种纤毛虫减数分裂基因的分子进化研究

减数分裂是真核生物适应性进化的重要机制,以8种纤毛虫作为实验对象,通过生物信息学方法对其14个减数分裂基因进行了鉴定及分子进化研究。结果表明:(1)不同的纤毛虫种类存在一些特异性的减数分裂基因的丢失与复制现象;(2)减数分裂相关基因在纤毛虫中很保守;(3)纤毛虫减数分裂重要的同源重组过程是在真核生物中不常见的Ⅱ型。本研究表明,纤毛虫减数分裂可能代表了真核生物较原始的减数分裂方式,在进化的过程中很保守,为研究真核生物减数分裂起源与进化提供了重要线索。     

植物nrDNA ITS致同进化不完全现象及其进化意义

nrDNA是个多基因家族,在基因内往往有成千上万的拷贝,但通常只包含有一种序列,即所谓致同进化.因此,nrDNA ITS被广泛应用于植物系统与进化研究当中.近年来,部分研究发现,一些植物类群的基因组内nrDNA ITS也存在着较高的多样性,即致同进化不完全现象.该文就裸子植物和被子植物中nrDNA ITS存在致同进化不完全现象的原因和特点,nrDNA ITS假基因的识别,以及其进化意义等进行了综述.     

motilin,ghrelin基因在哺乳动物进化早期经历插曲式的快速进化

motilin,ghrelin是一对结构相似,功能相关的多肽类荷尔蒙.尽管彼此有所区别,二者都在胃肠消化道行使功能,参与调控能量动态平衡和生长激素的释放.研究发现,编码这两种荷尔蒙前体的基因在哺乳动物进化的早期经历了插曲式的快速进化,期间积累了许多改变氨基酸性质(电荷、极性、及空间容量)的非同义替换.值得注意的是,有功能活性的obestatin多肽荷尔蒙很可能是这一插曲式快速进化后才演化出现的.在哺乳动物进化的早期,发生了一系列复杂的变化,与此同时,我们观察到在相关过程中承担重要功能的motilin,ghrelin基因编码区经历了插曲式的快速进化,提示这可能对世系特异的适应性变化有所贡献.     

线粒体DNA在分子进化研究中的应用

线粒体作为古老的细胞器广泛存在于真核生物中,由于线粒体DNA的高进化速率,已被作为DNA标记广泛应用于现代分子生物学研究。长期以来,线粒体DNA一直被认为是中性进化或者受到纯净化选择。线粒体通过氧化呼吸链提供>95%的动物运动所需的自由能,并提供保持体温的热能。据此,近期已有研究推测并验证了线粒体与动物运动能力及气候适应性的相关性。该文简述线粒体基因组成及其进化,通过列举线粒体DNA在分子进化研究中的应用(如利用线粒体DNA重建物种的系统发育关系、从线粒体DNA角度分析生物能量代谢的适应性进化以及线粒体DNA密码子重定义对生物适应性的作用等),概述了线粒体DNA的分子进化研究。     

蕨类植物psaA基因的分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物光合系统Ⅰ核心蛋白PSAA编码基因psaA的进化趋势进行了研究。结果显示,叶绿体基因psaA编码区全序列具备成为蕨类植物系统发育关系重建位点的潜力,与rbcL基因联合后能构建高后验概率的系统发育树;蕨类植物的PSAA蛋白中存在一些曾经历正选择的氨基酸位点,其中29个位点聚合成为16个共进化组,通过共进化网络的方式协同影响光合系统Ⅰ的内部调整,提升其在被子植物兴起后光合环境下的适应能力。本文对蕨类植物进化潜能与分子机理的研究结果为揭示蕨类植物适应新生境提供了科学依据,也为植物系统分类学研究提供了分子依据。     

湖北海棠5A基因进化与表达分析

以水杨酸(SA)诱导的湖北海棠双链cDNA为模板,克隆湖北海棠5A基因并对其序列进行比对分析,用邻位法构建进化树;以根、茎、叶等器官的单链cDNA为模板、以半定量及NCBI数据库相关EST分析研究其5A基因的表达特性,以探讨湖北海棠真核生物蛋白翻译起始因子5A基因序列、表达及进化的相关信息.结果表明:(1)湖北海棠5A基因编码框长度为477个核苷酸,编码159个氨基酸,其序列与部分已报道的双子叶植物一致性达91％,与单子叶植物、细菌、古细菌、藻类一致性分别为96％、55％、70％、63％.(2)蛋白的三级结构显示湖北海棠5A蛋白与拟南芥5A蛋白也十分相似;基因进化分析显示湖北海棠5A基因沿着细菌、古细菌、藻类的进化路径,最后与月季聚在同一分枝中.(3)基因表达分析表明,湖北海棠5A基因不仅在根、茎、叶、花、果实、种子等器官中表达,而且在不同的发育时期和各种胁迫条件下表达,具有组成性表达的特点.     

重复基因的进化一回顾与进展

基因重复是普遍存在的生物学现象, 是基因组和遗传系统多样化的重要推动力量, 在生物进化过程中发挥着极其重要的作用。基因重复有何利弊, 基因发生重复后, 2个重复子拷贝的保留在基因功能方面是否存在偏好性, 子拷贝在表达和进化速率上如何分化, 以及重复基因为什么会被保留下来一直是进化生物学领域研究的热点问题之一。该文对以上重复基因研究的热点问题进行了介绍, 并对重复基因的进化机制和理论模型及其近年来的一些主要研究进展进行了综述。     

重复基因的进化－－回顾与进展

基因重复是普遍存在的生物学现象, 是基因组和遗传系统多样化的重要推动力量, 在生物进化过程中发挥着极其重要的作用。基因重复有何利弊, 基因发生重复后, 2个重复子拷贝的保留在基因功能方面是否存在偏好性, 子拷贝在表达和进化速率上如何分化, 以及重复基因为什么会被保留下来一直是进化生物学领域研究的热点问题之一。该文对以上重复基因研究的热点问题进行了介绍, 并对重复基因的进化机制和理论模型及其近年来的一些主要研究进展进行了综述。