线粒体基因组数据的分析方法和软件

线粒体基因组的研究已经普及,其正确的拼接和注释是所有后续研究的基础。本文以Staden Package软件为主介绍了拼接和注释的线粒体基因组的方法,同时介绍了其他常用的拼接软件ContigExpress、DNAMAN、DNASTAR、BioEdit和Sequencher,以及利用不同软件(包括DOGMA、MOSAS、MITOS、GOBASE、OGRe、MitoZoa、tRNAscan-SE、ARWEN、BLAST和MiTFi等)对线粒体基因组中的蛋白质编码基因、rRNA、tRNA和A+T富集区进行注释的方法,最后介绍了利用MEGA5软件分析线粒体基因组的组成、Sequin软件提交序列和线粒体基因组数据绘图工具(CG view、MTviz和OGDRAW)。     

食线虫真菌洛斯里被毛孢线粒体基因组的再分析

【目的】鉴定洛斯里被毛孢OWVT-1菌株的线粒体基因组,验证公布的USA-87-5菌株线粒体基因组中的错误,对洛斯里被毛孢正确的线粒体基因组序列进行注释并开展不同被毛孢物种间的比较线粒体基因组学分析。【方法】借助DNA高通量测序数据并通过必要的Sanger测序组装OWVT-1的线粒体基因组。通过PCR验证OWVT-1与公布的USA-87-5线粒体基因组序列差异的真实性。利用多种生物信息方法分析和注释洛斯里被毛孢的线粒体基因组。【结果】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株的线粒体基因组存在几处序列错误,包括3处长片段的插入缺失和多处短片段的插入缺失。实际上,洛斯里被毛孢USA-87-5与OWVT-1菌株的线粒体基因组序列完全相同。该菌的线粒体基因组全长62949 bp,在7个基因中共插入13个内含子,部分内含子和基因间区显现出序列退化的特征。洛斯里被毛孢、明尼苏达被毛孢、线虫被毛孢的线粒体基因组具有较强的共线性关系。除一些独立的ORF外,核心蛋白编码基因、rRNA基因和tRNA基因的排列顺序非常保守。基因间区的长短是影响3种被毛孢线粒体基因组大小最主要的因素。【结论】公布的洛斯里被毛孢USA-87-5菌株线粒体基因组中存在序列错误。本文新报道了OWVT-1菌株的线粒体基因组,并进行注释和比较线粒体基因组学分析。     

太平洋鳕线粒体全基因组测序及结构特征分析

通过二代基因测序技术获得太平洋鳕(Gadus macrocephalus)线粒体基因组全序列, 对线粒体基因进行了注释, 对其序列结构进行了分析。研究结果表明, 太平洋鳕线粒体基因组全长16569 bp, 共编码13个蛋白质, 并且包含了22个tRNA, 2个rRNA以及1个D-Loop区。碱基组成存在明显的AT偏向和弱AT负偏斜现象。太平洋鳕线粒体在蛋白质编码基因中共有5种终止密码子, 包含哺乳动物线粒体常见终止密码子AGG与AGA。除tRNA-Ser(GCT)基因缺失二氢尿嘧啶臂(DHU臂)外, 其余tRNA均能形成典型的三叶草结构。D-Loop区只存在与终止结合序列区(Terminal associated sequences, TAS)和保守序列框(Conserved sequences blocks, CSB)功能类似的序列, 并且出现17 bp的嘧啶序列。非编码区含有一段保守的控制轻链复制起始的序列(O_L)及一段74 bp的基因间隔区。基于线粒体基因组全序列和Cytb基因, 分别构建了鳕形目下几种鳕的进化树, 结果为揭示太平洋鳕进化地位提供了重要依据。     

高桥仁蚧线粒体全基因组测序与分析

【目的】测定和分析半翅目(Hemiptera)仁蚧科(Aclerdidae)首个线粒体全基因组——高桥仁蚧Aclerda takahashii线粒体全基因组序列,并探讨与其他蚧虫类群的系统发育关系。【方法】基于Illumina测序技术进行高桥仁蚧线粒体全基因组测序,并进行生物信息学分析;基于已报道的15科31种半翅目昆虫的线粒体全基因组序列运用最大似然法(ML)和贝叶斯推断法(BI)构建半翅目系统发育树。【结果】高桥仁蚧线粒体基因组全长16 599 bp, AT含量高达84.51%。在该线粒体基因组中,缩减tRNA非常普遍, 10个tRNA缺失二氢尿嘧啶(DHU)臂或TΨC臂, tRNAser(S1)和tRNAser(S2)缺失DHU臂和TΨC臂。系统发育树显示, 与仁蚧科亲缘关系最近的是蚧科(Coccidae)。【结论】本研究报道了首个仁蚧科的线粒体基因组, 发现在高桥仁蚧线粒体基因组中存在普遍的tRNA缺臂现象, 为进一步系统地研究蚧虫线粒体基因组提供了数据支持。     

小红珠绢蝶线粒体基因组特征及基于线粒体基因组的蝶类高级阶元系统发育关系分析

【目的】了解小红珠绢蝶Parnassius nomion线粒体基因组的特征,并从线粒体基因组水平探究蝶类高级阶元的系统发育关系。【方法】采用PCR扩增技术及Sequencher 4.8拼接软件获得小红珠绢蝶线粒体基因组全序列。参考鳞翅目昆虫已知线粒体基因组全序列并使用MEGA6.0软件对小红珠绢蝶线粒体基因组中各基因进行定位和注释。采用tRNA Scan-SE 1.21在线预测小红珠绢蝶线粒体基因组tRNA基因的二级结构。基于线粒体基因组13个蛋白质编码基因的核苷酸序列重建了包含凤蝶总科中凤蝶科(Papilionidae)、绢蝶科(Parnassiidae)、粉蝶科(Pieridae)、眼蝶科(Satyridae)、蛱蝶科(Nymphalidae)、灰蝶科(Lycaenidae)、斑蝶科(Danaidae)、珍蝶科(Acraeidae)、喙蝶科(Libyheidae)和蚬蝶科(Riodinidae)10个科28种蝴蝶的系统发育关系。【结果】结果表明,小红珠绢蝶线粒体基因组全序列总长度为15 362 bp(Gen Bank登录号:MF496134),包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个A+T富含区。小红珠绢蝶线粒体基因组中存在较高的A+T含量(79.6%)。小红珠绢蝶线粒体基因组13个蛋白质编码基因中UUA的相对同义密码子使用频率(RSCU)最高(5.08),而AGG和CCG相对同义密码子使用频率(RSCU)均较低(0),这与大紫蛱蝶Sasakia charonda coreana的分析结果一致。在所测得的22个tRNA基因中,除tRNASer(AGN)缺少DHU臂外,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构,这与鳞翅目中目前已得到的其他昆虫线粒体基因组中tRNA基因的二级结构一致。系统发育分析结果显示,凤蝶总科内蚬蝶科与灰蝶科的亲缘关系最近;粉蝶科与蛱蝶科、珍蝶科、眼蝶科、斑蝶科、喙蝶科、蚬蝶科和灰蝶科的系统发育关系更近;绢蝶科与凤蝶科锯凤蝶亚科亲缘关系最近,随后二者与凤蝶亚科物种聚为一支。在绢蝶科中,小红珠绢蝶与依帕绢蝶Parnassius epaphus的亲缘关系最近。【结论】本研究支持绢蝶科物种归为绢蝶亚科,绢蝶亚科、锯凤蝶亚科和凤蝶亚科归入凤蝶科,且绢蝶亚科与锯凤蝶亚科为姐妹群。     

虹鳟肝组织新转录本分析及基因结构优化

目的虹鳟热应激下肝RNA-seq数据中新转录本的分析及已注释基因结构优化。方法以虹鳟肝为材料提取总RNA,构建cDNA文库,并利用Illumina双端测序Hiseq 2500平台进行测序。运用Cufflinks软件对测序数据进行组装,将其与虹鳟参考基因组进行序列比对。结果发掘新转录本6555个,其中30个新转录本在热应激前后差异表达(P<0.05)。与GO数据库比对对新转录本进行功能注释,获得3097个新转录本的注释。与KEGG数据库比对,共有3617个新转录本注释到284条代谢通路中。对19 424个已注释基因的结构进行优化,延伸了14 719个基因的5′端和14 796个基因的3′端。结论通过对发掘的6555个新转录本分析,并对19 424个已注释基因结构优化,为虹鳟基因组注释信息的完善提供了有力的借鉴,并为进一步了解虹鳟热应激的机制提供更有力的理论基础。     

中华雏蝗（Chorthippus chinensis Tarb）线粒体基因组分析

采用Lon-PCR扩增线粒体全基因组和保守引物步移法结合克隆方法测定并拼接获得了中华雏蝗（Chorthippus chinensis Tarb）线粒体基因组全序列．序列的注释和分析结果表 明,中华雏蝗线粒体基因组序列全长15 599 bp,共有13个编码蛋白质基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个A+T富集区．基因顺序与非洲飞蝗（Locusta migratoria）相同,也发生了2个 tRNA Asp(D)和tRNALys(K)的倒置．13个编码蛋白质基因都使用了ATN作为起始密码子．除ND1以TAG和ND5的终止密码子为不完全的T外,其余11个编码蛋白质基因的终止密码子都为完整的TAA．6种直翅类昆虫13个蛋白质的氨基酸序列的联合数据集构建的系统树与形态分类系统一致,中华雏蝗与非洲飞蝗为姐妹群,并与东方蝼蛄构成一单系群．     

表达绿色荧光蛋白的重组鸡传染性支气管炎病毒的构建

为探讨鸡传染性支气管炎病毒(IBV)作为载体表达外源基因的可行性,本研究根据IBV H120疫苗株的全基因组序列设计引物,采用RT-PCR方法分10个片段对其基因组进行扩增,并克隆至pMD19-T载体中;同时构建IBV基因组5a基因编码区被增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因替换的重组质粒。采用体外拼接策略,将BsaI酶切处理的10个基因片段顺序连接,构建5a基因编码区被EGFP基因替换的基因组全长cDNA,其5’端具有完整的T7 RNA聚合酶启动子核心序列,3’端具有polyA尾巴结构。然后通过T7 RNA聚合酶体外转录系统合成病毒基因组RNA,脂质体转染BHK-21细胞进行病毒拯救。结果表明成功的从基因组全长cDNA拯救出重组病毒H120-5a/EGFP株,其在鸡胚中能有效的复制和传代,并表达绿色荧光蛋白;5a基因的缺失并不影响病毒对鸡胚的致病性。本研究为进一步开展IBV的分子致病机理、载体疫苗等研究奠定了基础。     

小麂线粒体基因组全序列的测定和分析

通过建立麂属动物小麂线粒体DNA文库、鸟枪法测序,获得了小麂线粒体基因组全序列并对其基因组成、蛋白质的编码序列、tRNA基因等结构作了详细分析,这也是国内有关哺乳动物线粒体基因组全序列的首次报道。与其他哺乳动物线粒体基因组全序列的比较研究发现：全长为16 354bp的小麂线粒体基因组同样编码13种蛋白质、2种rRNA和22种tRNA,除了用于调控线粒体DNA复制和转录的D-Loop区以外,小麂线粒体基因组各基因长度、位置与其他哺乳动物相似,其编码蛋白质区域和rRNA基因与其他哺乳动物具有很高的同源性。     

绿眼赛茧蜂线粒体基因组全序列测定和分析

【目的】测定绿眼赛茧蜂Zele chlorophthalmus线粒体基因组全序列,分析其基因组结构及茧蜂科(Braconidae)部分类群的系统发育关系。【方法】利用Illumina MiSeq二代测序技术对绿眼赛茧蜂的线粒体基因组进行测序,对基因组序列进行拼装、注释,分析其结构特点和碱基组成;基于22种茧蜂科昆虫的COX1蛋白编码基因序列,应用最大似然法(ML)和邻接法(NJ)构建系统发育树,分析绿眼赛茧蜂与茧蜂科其他昆虫的系统发育关系。【结果】绿眼赛茧蜂线粒体基因组全长16 661 bp(GenBank登录号: MG822749),包含13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因和2个rRNA基因,共37个基因,以及1个控制区。线粒体基因组有明显的核苷酸组成的偏倚,AT偏正,GC偏负,其A+T含量为82.83%。基因排列顺序与推测的昆虫祖先的序列不完全一致,tRNA基因7处发生重排。13个蛋白质编码基因均以ATN为起始密码子,以TAA为终止密码子。在22个tRNA基因二级结构中,除tRNA^His(H)缺失TΨC环和tRNA^Cys(C)仅剩二氢尿嘧啶(DHU)臂和反密码子臂外,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构。基于COX1蛋白编码序列的系统发育分析结果显示,与绿眼赛茧蜂亲缘关系最近的是同属于赛茧蜂属的雪跗赛茧蜂Z. niveitarsis。【结论】本研究首次获得绿眼赛茧蜂线粒体基因组全序列。结果表明绿眼赛茧蜂隶属于优茧蜂亚科(Euphorinae)赛茧蜂属,并支持赛茧蜂属的单系性。     

信息交流

10 828条籼稻全长cDNA的分离和注释华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室国家植物基因研究中心谢卡斌、张建伟、向勇等与中国科学院国家基因研究中心冯旗、韩斌等九位专家教授,对此课题作了研究和注释。它们对全长cDNA基因组学和蛋白质组学研究有着非常重要的价值。以分离籼稻基因组全长cDNA为目标,从优良的籼稻恢复系明恢63中分离到10 828条非冗余的全长cDNA,其中780条是新的水稻表达序列,新得到的全长cDNA至少满足以下两个条件之一:(1)5'端序列包含粳稻日本晴的全长cDNA新预测的完整的OKF(9 078条);(2)包含同源蛋白质对应的完整N未端编码序列(6 543条)。在分离到的全长cDNA中,53%的序列比报道的粳稻全长cDNA有更长的5'端非翻译区(5'UTK);90.28%(9 776条)的序列能定位到粳稻基因组序列上,92.7%(10 046条)的序列可以定位到籼稻基因组序列上;     

基于线粒体基因组序列的鞘翅目肉食亚目水生类群系统发育分析

【目的】明确肉食亚目(Adephaga)水生类群线粒体基因组的基本特征,并基于线粒体基因组序列分析肉食亚目水生类群的系统发育关系。【方法】基于Illumina HiSeq X Ten测序技术测定了圆鞘隐盾豉甲Dineutus mellyi和齿缘龙虱Eretes sticticus的线粒体全基因组序列,对其进行了基因注释,并对其tRNA基因二级结构进行了预测分析。加上已公布的鞘翅目(Coleoptera)肉食亚目水生类群17个种的线粒体基因组序列,对该类群共19个种线粒体的蛋白质编码基因(protein-coding genes, PCGs)开展了比较基因组学分析,包括AT含量、密码子偏好性、选择压力等。基于13个PCGs的氨基酸序列和核苷酸序列,利用最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)分别构建鞘翅目肉食亚目水生类群的系统发育关系,并通过FcLM分析进一步评估伪龙虱科(Noteridae)和瀑甲科(Meruidae)的系统发育位置。【结果】圆鞘隐盾豉甲和齿缘龙虱的线粒体基因组全长分别为16 123 bp(GenBank登录号: MN781126)和16 196 bp(GenBank登录号: MN781132),都包含13个PCGs、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个D-loop区(控制区)。19个肉食亚目水生类群线粒体基因组PCGs的碱基组成都呈现A+T偏好性,在密码子使用上也都偏向于使用富含A+T的密码子;在进化过程中13个PCGs的进化模式相同,都受到纯化选择。基于线粒体基因组13个PCGs的氨基酸序列的肉食亚目水生类群的系统发育关系为(豉甲科Gyrinidae+(沼梭甲科Haliplidae+((壁甲科Aspidytidae+(两栖甲科Amphizoidae+龙虱科Dytiscidae))+(水甲科Hygrobiidae+(瀑甲科Meruidae+伪龙虱科Noteridae)))))。【结论】研究结果表明,豉甲科是肉食亚目水生类群的基部类群,接下来是沼梭甲科和龙虱总科;伪龙虱科和瀑甲科互为姐妹群,并一起作为龙虱总科内部的一个分支;两栖甲科与龙虱科具有更近的亲缘关系。     

斑翅草螽线粒体基因组序列测定与分析

已经测定的昆虫线粒体基因组中, 直翅目草螽亚科的疑钩额螽Ruspolia dubia线粒体控制区长度最短, 仅70 bp。为此, 本研究采用L-PCR结合二次PCR扩增策略对另一种草螽亚科昆虫斑翅草螽Conocephalus maculates线粒体基因组序列进行了测定。序列注释发现: 斑翅草螽线粒体基因组序列全长15 898 bp, A+T含量为72.05%, 基因排列与典型的节肢动物线粒体基因组一致。全部蛋白质编码基因以典型的ATN作为起始密码子, 9个蛋白质编码基因具有完整的终止密码子, 其余4个以不完整的T作为终止信号。除trnS^AGN外, 其余21个tRNAs均可折叠形成典型的三叶草结构, 依照Steinberg等(1997)线粒体特殊tRNA结构类型-9, trnS^AGN的DHU臂形成一个7 nt环, 反密码子臂则长达9 bp, 含1个突起碱基, 而不是正常的5 bp。斑翅草螽与其他直翅目昆虫线粒体基因组的主要区别在于, 在trnS^UCN和nad1, nad1和trnL^CUN基因间各存在一段罕见的、大段的基因间隔序列, 长度分别为78 bp和360 bp。其中, 位于nad1和trnL^CUN之间的基因间隔序列N链可形成一个包含完整起始、终止密码子(ATT/TAA)、编码103个氨基酸的未知开放阅读框。同义密码子使用偏好与线粒体基因组编码的tRNA反密码子匹配情况无关, 但与密码子第3位点的碱基组成紧密相关; 相对密码子使用频率(relative synonymous codon usage, RSCU)大于1的密码子, 其第3位点全部是A或T。在已经测定的直翅目昆虫线粒体基因组tRNAs中, 均存在一定数量的碱基错配, 且以G-U弱配对为主, 表明G-U配对在线粒体基因组中可能是一种正常的碱基配对形式。本研究测定的斑翅草螽线粒体基因组序列, 和先前已经测定的直翅目线粒体基因组序列一起, 可以为重建直翅目的进化历史提供数据资源。     

马尾松毛虫CPV基因组S7的序列分析及部分序列的原核表达

马尾松毛虫质多角体病毒(湖南株)基因组S7节段(AY180908)cDNA克隆及序列分析结果表明：S7由1501个碱基组成,编码由448个氨基酸组成的分子量为49．8kDa的多肽P50。5’末端和3’末端具有5’-AGTAA-3’和5’-GTTAGCC-3’末端保守序列。该基因组与舞毒蛾质多角体病毒1型和家蚕质多角体病毒1型s7节段有很高的同源性,核苷酸序列同源性分别为97．2％和87．0％,氨基酸序列同源性分别为98．7％和92．8％。P50多肽与人型支原体的DnaK样蛋白在C-末端有相似性。本文报道了编码P50 C259的cDNA序列的克隆并作了原核表达,当用1．0mmol／L IPTG诱导2h,分子量约为37.3kDa的融合蛋白在大肠杆菌BL21中得到大量表达。     

珍稀濒危植物越南小花金花茶的叶绿体基因组特征分析

越南小花金花茶(Camellia minima)是一种珍稀濒危的金花茶组植物,目前尚未有其叶绿体基因组的相关研究。该研究利用Illumina HiSeq 2000平台对越南小花金花茶进行了叶绿体基因组序列的测序、组装、注释和分析。结果表明：(1)越南小花金花茶叶绿体基因组全长156 961 bp,为典型的四分体结构,共注释到136个基因,其中包含87个蛋白编码基因、41个tRNA基因和8个rRNA基因。(2)分析鉴定出66个SSR位点和39个重复序列。(3)密码子偏好使用以A/U结尾的密码子,综合有效密码数(ENC)绘图、PR2-plot和中性分析推测自然选择是影响密码子使用模式的主导因素。(4)边界分析显示ycf1基因的长度和位置在不同金花茶组植物间存在差异。(5)对已发表的金花茶组植物叶绿体基因组的系统发育分析发现越南小花金花茶与小花金花茶聚为一支,亲缘关系最近。该研究结果为探索物种进化和提高外源基因表达提供了重要的参考信息,同时为后续的金花茶组植物的保护和利用提供了理论基础。     

麦穗鱼线粒体基因组序列测定及分析

利用麦穗鱼Pseudorasbora parva和相关鱼类的部分线粒体基因序列,设计出2对长批引物和30对短批引物,采用基于长PCR的2次PCR扩增法测定并注释麦穗鱼线粒体基因组全序列。结果表明,麦穗鱼线粒体基因组长16600bp,A+T含量为58.9%,37个基因位置及组成与其它硬骨鱼一致,均由13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA基因和1个控制区(D-loop)组成。其中L链仅含8个tRNA(Pro、T yr、Ser、Ala、Asn、Cys、Glu、Gln)及ND6基因,其余基因皆由H链编码。基因排列紧密,间隔序列共计13处64bp,长度从1～32bp不等;基因重叠区7处23bp,重叠碱基数在1～7bp之间。13个蛋白编码基因中,除COI起始密码子为GTG外,其余均以ATG为起始密码子;有8个基因(ND1、ND2、COI、ATP6、ATP8、ND4L、ND5、ND6)3’端有完全的TAA或TAG终止密码子,其它5个基因终止密码子为不完整的TA(ND3和ND4)或T(COⅡ,COⅢ,Cyt b)。除tRNASer(AGY)外,其余21个tRNA基因的二级结构均为典型的三叶草结构。预测的lrRNA二级结构共有6个结构域,53个茎环结构,srRNA二级结构包含43个茎环结构。控制区(D-loop)存在3个结构区:终止序列区(TAS)、中央保守区(CSB-F、CSB-D)和保守序列区(CSB-1、CSB-2、CSB-3),其中TAS与DNA复制终止相关,出现茎环结构。     

小长蝽线粒体基因组全序列测定与长蝽总科系统发育分析

为了解小长蝽Nysius ericae(Schilling)线粒体基因组结构及长蝽总科的分子系统发育关系。本试验采用Illumina MiSeq测序平台对小长蝽线粒体基因进行测序,对基因组序列进行拼装、注释和特征分析,利用最大似然法和贝叶斯法构建基于12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组核苷酸序列的系统发育树。小长蝽线粒体基因组全长为16 330 bp(GenBank登录号：MW465654),基因组包括13个蛋白编码基因(PCGs),22个tRNA基因,2个rRNA基因和1段非编码控制区。11个蛋白质编码基因的起始密码子为典型的ATN;cox1,nad4l的起始密码子为TTG。cob的终止密码子为TAG,其余蛋白编码基因的终止密码子为TAA。只有trnS1缺少DHU臂,其余tRNA基因均能形成典型的三叶草结构。12种长蝽总科昆虫线粒体全基因组序列构建的昆虫系统发育树结果显示,小长蝽与Nysius plebeius具有更近的亲缘关系,且与传统形态学分类基本一致。小长蝽线粒体基因组符合长蝽总科线粒体基因组的一般特征。结果表明小长蝽与N.plebeius的亲缘关系更近。     

鲤鱼线粒体tRNA^phe基因结构的特异性

在脊椎动物线粒基因组的研究中。迄今为止已测定了人、牛、大鼠、爪蟾、鲸鱼、海豹、鸡等动物线粒体基因组的全序列。结果表明,脊椎动物线粒体基因组结构排列非常紧密。22个tRNA基因分布于结构基因和rRNA基因之间,并随其临近的基因一起转录,随后被精确地剪切焉,继续加工成熟。线粒体tRNA与细胞质tRNA相比有许多不同之处,如D环碱基数明显减少：TψC环中缺少T54－C－Pu－A序列：且各个臂上有高比例的碱基错配;同时在线粒体rRNA中A＋U含量很高。目前有报道指出线粒体中某些tRNA三叶草结构的变化与物种的进化相关联,但这一说法是否具有普遍性尚须探讨。我们最近完成了鲤鱼线粒体tRNA^phe基因的结构分析（图一）,并将其与上述已报导的几种脊椎动物粒体tRNA^phe基因进行了比较（表一）,发现这些tRNA^phe基因的D臂上都存在一个13bp的强保守区,而其它21种线粒体tRNA基因上的这一区域都是最不保守的。我们将此保守区前7个碱基与真核生物RNAPollIII识别的A区相比较,发现RNAPolIII识别的A区的3个强保守碱基在大事箕类型与碱基排列位置上完全与此保守区相同（图二）。考虑到tRNA^phe基因在线粒体基因组上位于置换环区和线粒体rRNA基因编码区之间这一特殊区域内,这种结构上的特殊性暗示着tRNA^phe基因与其它tRNSA基因在功能上存在着差异。鲤鱼线粒体tRNA^phe基因位于D环与12sRNA基因之间,由重链编码,长度为67bp,同哺乳动物线粒体tRNA基因一样,也不编码3′端的CCA序列。鲤鱼线料体tRNA^phe基因G＋C／A＋U＝0．76,可见其A＋U含量明显高于细胞质tRNA,从其二级结构上看,其氨基酸臂富含GC 对,存在二个错配碱基对,TψC环无TψC序列,T茎也有高比例的错配,且无细胞质tRNSA中特有的那组G－C对,D环由6个碱基组成,其D臂完全互补配对。在已知种类的线粒体其他tRNA基因结构中,反密码环最为保守,其次为氨基酸臂,D环和T环及其相应的臂最不保守。但是在tRNA^phe基因中最保守的却是D环的臂。这种tRNA^phe基因结构上的不寻常性,显示了其功能上的不寻常性,目前人们普遍的看法是线粒体tRNA^phe基因在其转录过程中,还起着识别转录本加工信号的作用,但这一过程的细节目前还不甚清楚。从结构上看,tRNA^phe基因 位于线粒体基因组D环一侧,而D环上具有重链复制启动始点和重链轻链转录调控区。在绝大多数由重链编码的基因中,tRNA^phe基因是被首先转录的基因,同时也是在各种成熟RNA转录本中,必须被剪切下来的tRNA。由此可见tRNA^phe基因在转录水平以及转录后的加工水平上均具有特殊的调控作用。我们推测脊椎动物tRNSA^phe其D臂上强保守结构的存在,也正是这种作用的一种反映。关于tRNA^phe基因结构与功能的关系及其表达调控特性的研究正在进行中。     

入侵害虫甘薯凹胫跳甲的鉴定及线粒体基因组分析

【目的】基于形态学鉴定和分子生物学技术确认甘薯凹胫跳甲Chaetocnema confinis是否入侵中国大陆,测定甘薯凹胫跳甲线粒体基因组序列,分析基因组结构及其系统发育关系。【方法】应用显微镜观察从广东不同地点采集的甘薯凹胫跳甲成虫的形态特征,并扩增cox1基因DNA序列进行分子鉴定;利用Illumina MiSeq测序平台对甘薯凹胫跳甲线粒体基因组进行测序、拼装、注释和特征分析;基于亲缘关系相近种属的线粒体基因组序列进行共线性分析和构建系统发育树,分析基因重排和系统发育关系。【结果】形态和分子鉴定结果表明大陆甘薯上发现的跳甲为甘薯凹胫跳甲。甘薯凹胫跳甲线粒体基因组序列大小为15 685 bp,包括有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;这37个基因之间排列紧凑,间隔总长度101 bp,排列顺序与模式昆虫Drosophila yakuba线粒体基因排列顺序相同。甘薯凹胫跳甲线粒体基因组A+T含量为77.3%,具有明显的AT偏向性。13个蛋白质编码基因的起始密码子均为ATN。在22个tRNA基因中除trnS1的DHU臂缺失,trnD, trnG, trnN和trnT的二级结构中缺少TψC环外,其余17个都能形成典型的三叶草式二级结构,另trnK的反密码子突变为UUU,trnS1的反密码子突变为UCU。甘薯凹胫跳甲的控制区片段长度仅有60 bp,是目前已报道的昆虫线粒体基因组中最短的控制区。基于线粒体基因组的系统发育分析表明,甘薯凹胫跳甲与跳甲亚科(Alticinae)黄曲条跳甲Phyllotreta striolata亲缘关系最近。【结论】甘薯凹胫跳甲已经入侵到中国大陆。本研究获得了甘薯凹胫跳甲的线粒体基因组序列,为防控甘薯凹胫跳甲和分析叶甲科(Chrysomelidae)各种属间的系统发育关系奠定了基础。     

强壮粗体虫的线粒体基因组及棘头虫的系统发育研究简

通过长距离PCR方法,克隆了鳜(Siniperca chuatsi Basilewsky)肠道内寄生虫——强壮粗体虫(Hebesoma violentum Van Cleave)线粒体基因组全长序列,共13393 bp(GenBank登录号:KC415004),有36个基因,其中蛋白编码基因12个,核糖体基因2个,tRNA22个。所有基因均由线粒体基因组同一条链按同一个方向转录。利用该线粒体基因组和已经报道的一些轮虫纲种类的线粒体基因组序列,构建了棘头虫和轮虫的系统发育树。系统发育研究表明:包括强壮粗体虫、隐藏新棘虫Pallisentis celatus(Van Cleave)和Paratenuisentis ambiguous(Van Cleave)在内的始新棘头虫纲(Eoacanthocephala)与古棘头虫纲(Palaeacanthocephala)亲缘关系较近,聚为一枝后再与原棘头虫纲(Archiacanthocephala)聚在一起;棘头虫与双巢类轮虫(Bdelloid)亲缘关系最近,聚为一枝,然后再与单巢类轮虫(Monogonont)聚在一起,表明棘头虫和轮虫具有较近的亲缘关系。