齿缘摄龟线粒体基因组全序列与系统进化

采用常规PCR扩增并测序获得了齿缘摄龟(Cyclemys dentata)线粒体DNA(mtDNA)全序列,并研究了其基因组结构特点;根据20种龟的线粒体基因组重链蛋白编码基因序列,分别利用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯法(Bayesian)构建系统进化树,探讨这些龟鳖物种之间的系统进化关系。结果显示,齿缘摄龟线粒体基因组全序列长为16489 bp(GenBank登录号为JX455823),A+T含量为61.51%,编码37个基因,包括13个蛋白质编码基因,2个rRNA,22个tRNA和1个控制区(Dloop),基因组成与其他龟鳖类动物相似;非编码区D-loop长973 bp,包含1个中央保守区(CD),2个扩展终止结合序列区(ETASs),3个保守盒(CSBs);构建的MP树、ML树和Bayesian树的拓扑结构相似,闭壳龟属7种龟聚为一枝,拟水龟属6种龟聚为一枝,齿缘摄龟与黑桥摄龟聚在一枝,3种进化树均支持这些龟鳖物种现有的分类学地位。     

缅甸陆龟线粒体全基因组的测序及分析

本文参照近缘物种的线粒体基因组序列,设计17对特异引物,采用LD-PCR、PCR及测序技术获得了我国广西产缅甸陆龟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。结果表明:缅甸陆龟线粒体基因组全长为16813bp,碱基组成为35.30%A、26.47%T、12.09%G、26.14%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(D-Loop区)。缅甸陆龟线粒体基因组各基因长度、位置与典型的脊椎动物相似,其编码蛋白质区域和rRNA基因与其它脊椎动物具有很高的同源性,显示龟类线粒体基因组在进化上十分保守。将缅甸陆龟的线粒体基因组序列提交到GenBank,获得的检索号为DQ656607。本文还结合GenBank中已发表的其它16种龟鳖类动物的线粒体基因组序列,探讨龟鳖类动物不同科间的系统进化关系。     

中华鳖线粒体基因组序列分析

参照近源物种线粒体基因组序列,设计17对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得中华鳖线粒体基因组全序列.初步分析其基因组特点和各基因的定位,用pDRAW32软件预测12种限制性酶对其的酶切图谱.结果表明,中华鳖线粒体基因组全长17364bp,核苷酸组成为35.23%A、27.26%T、25.73%C、11.78%G,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.基于线粒体基因组编码的13个蛋白质的氨基酸序列,用NJ法和MP法构建系统进化树,分析6种龟鳖类动物之间的亲缘关系,与传统的系统分类基本一致,初步确定淡水龟科与海龟科的亲缘关系比与龟科的亲缘关系要近.     

白星驼蛾线粒体基因组测序及分析（鳞翅目∶驼蛾总科）

驼蛾总科Hyblaeoidea隶属于鳞翅目Lepidoptera螟蛾类Obtectomera,其系统发育位置一直存在争议,驼蛾幼虫取食柚木和红树植物,具有一定的危害性,其线粒体基因组数据在生态和进化研究方面具有重要意义。本研究通过高通量测序获得了白星驼蛾Hyblaea constellata Guenée, 1852线粒体全基因组序列并对其主要特征开展分析,结果表明：(1) 白星驼蛾线粒体基因组全长为15 317 bp,包含13个蛋白质编码基因,22个转运RNA基因,2个核糖体RNA基因和一个非编码控制区,其基因排列顺序与大多数已报道的鳞翅目昆虫相同,呈tRNA-Met-tRNA-Ile-tRNA-Gln排列。(2) 除COI以CGA作为起始密码子,COII和ND5以T作为不完全的终止密码子以外,其余蛋白质编码基因都以典型的ATN作为起始密码子,以典型的TAN作为终止密码子。除tRNA-Ser (GCU) 缺少DHU臂以外,其余tRNA均可形成典型的三叶草二级结构。16S rRNA的结构域IV和V比结构域I、II、VI更保守,12S rRNA的结构域III比结构域I和II更保守。(3) 核苷酸组成和密码子使用都表现出了很高的AT偏向性,使用最频繁的密码子均由AT组成且多数不与tRNA反密码子严格配对。此外,结合11总科27种已报道的鳞翅目线粒体基因组数据开展了系统发育分析,结果支持驼蛾总科与螟蛾总科+大鳞翅类互为姐妹群。     

乌龟线粒体全基因组序列和结构分析

龟鳖类同其它类群脊椎动物的系统进化关系一直存在争论。为进一步从分子水平上探讨这一问题,本文参照近源物种的线粒体基因组,设计了16对特异引物,采用PCR产物直接测序法测得了乌龟线粒体基因组全序列。结果表明:乌龟线粒体基因组序列全长16576bp,包括2个rRNA基因、22个tRNA基因、13个蛋白质编码基因和1个非编码控制区。乌龟线粒体基因组结构和基因排列顺序与其它龟鳖类相同,在“WANCY区”包含一个“stemloop”结构,ND3基因174位点存在一个额外插入的腺苷酸(A)。本文通过比较分析结构基因在主要脊椎动物类群中的排列顺序,探讨了龟鳖类与其它主要脊椎动物类群的系统进化关系     

双翅目昆虫线粒体基因组结构特点及其测序通用引物的设计和应用

研究双翅目昆虫线粒体基因组的结构特点, 并设计其测序的通用引物, 为今后双翅目昆虫线粒体基因组的研究提供参考和依据。利用比较基因组学和生物信息学方法, 分析了已经完全测序的26个双翅目昆虫线粒体基因组的结构特点、 碱基组成和保守区, 并据此设计了双翅目昆虫基因组测序的通用引物。结果表明： 双翅目昆虫线粒体基因组长14 503~19 517 bp, 其结构保守, 含有37个编码基因, 包括13个蛋白质编码基因, 22个tRNA编码基因和2个rRNA编码基因, 此外还包含一段长度差异很大的非编码区(AT富含区)。基因组内基因排列次序稳定, 除个别基因外, 其余都与黑腹果蝇Drosophila melanogaster基因排列次序一致。基因组的碱基组成不均衡, AT含量在72.59%~85.15%之间, 碱基使用存在偏向性, 偏好使用AC碱基。全基因组的核苷酸和氨基酸序列保守, 共鉴定了11个保守区。在保守区内共设计了26对双翅目线粒体基因组测序通用引物, 扩增的目标片段都在1 200 bp以内。将该套通用引物用于葱蝇Delia antiqua线粒体全基因组测序, 结果证明其高效、 合用。     

基于第二代测序技术兰州鲇线粒体基因组全序列测定与分析

研究采用高通量第二代测序技术,构建获得兰州鲇（Silurus lanzhouensis）线粒体基因组全序列,并对全序列特征和结构进行了分析。研究结果表明,兰州鲇线粒体基因组全序列长度为16523 bp,碱基组成具有高A+T低G+C含量的偏向性,具有脊椎动物典型的结构组成。13个PCG基因中存在2种启动子（ATG、GTG）、3种终止子（TAG、TAA和T或TA）。除tRNA-Ser（AGN）基因二级结构中DHU臂缺失,其余21个tRNA基因可折叠成典型三叶草结构。12S rRNA二级结构由45个茎环结构组成4个结构域,16S rRNA由54个茎环结构组成6个结构域。含有关键序列标签的控制区（CR）可分为3个不同的结构域:终止序列区（TAS1、TAS2）、中央保守区（CSB-F、CSB-E和CSB-D）和保守序列区（CSB1、CSB2和CSB3）。非编码区含有一段保守的控制轻链复制起始的序列区（O_L）。基于线粒体基因组全序列和通用标签COX1基因标记可区分兰州鲇同其他鲇形目鱼类种质进化关系。     

犬科动物线粒体基因组特征分析

在基因组水平上,分析了已知犬科动物线粒体基因组的特征。结果表明：其基因排列顺序相同;具有AT含量高,G含量最低的碱基偏好性;存在基N间隔和基N重叠;CUA（Leu）,Auu（Ile）,AUA（Met）等密码子使用率最高,密码子第3位G使用率最低;轻链复制起点序列组成和二级结构高度保守;在犬、狼、郊狼控制区存在10bp的相似重复序列,赤狐序列差异较大。     

论龟科和陆龟科

<正> 龟科(Emydidae)和陆龟科(Tesrudinidae)同是隐颈龟亚目(Cryptodira,也叫曲颈龟亚目)中两类最为常见的主要类群。它们不仅有为数众多的化石种类,其现生种类的总数也占所有现生龟鳖类的三分之二。这两科龟类在其起源、地史分布、甚至某些形态构造方面,都有一定的相近之处,无怪有的学者主张将两科合并为一科,但也有持不同意见的。笔者在从事化石龟鳖类的研究过程中,对于这两类动物,有时也遇到某些疑难问题,特别是     

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。     

复杂基因组测序技术研究进展

复杂基因组指的是无法使用常规测序和组装手段直接解析的一类基因组,通常指包含高比例重复序列、高杂合度、极端GC含量、存在难消除异源DNA污染的基因组。为了解决复杂基因组的测序和组装问题,需要分别从基因组测序实验方法、测序技术平台、组装算法与策略3个方面进行深入研究。本文详细介绍了复杂基因组测序组装相关的现有技术与方法,并结合复杂基因组经典实例介绍了复杂基因组测序的技术解决途径和发展历程,可为制订合适的复杂基因组测序策略提供参考。     

Smoke without fire: most reported cases of intron gain in nematodes instead reflect intron losses

Identification of recently gained spliceosomal introns would provide crucial evidence in the continuing debate concerning the age and evolutionary significance of introns. A previously published genomic analysis reported to have identified 122 introns that had been gained since the divergence of the nematodes Caenorhabidits elegans and Caenorhabditis briggsae approximately 100 MYA. However, using newly available genomic sequence from additional Caenorhabditis species, we show that 74% (60/81) of the reported gains in C. elegans are present in a C. briggsae relative. This pattern indicates that these introns represent losses in C. briggsae, not gains in C. elegans. In addition, 61% (25/41) of the reported gains in C. briggsae are present in the more distant C. briggsae relative, in a pattern suggesting that additional reported gains in C. elegans and/or C. briggsae may in fact represent unrecognized losses. These results underscore the dominance of intron loss over intron gain in recent eukaryotic evolution, the pitfalls associated with parsimony in inferring intron gains, and the importance of genomic sequencing of clusters of closely related species for drawing accurate inferences about genome evolution.     

后基因组时代的基因组功能注释

基因组功能注释是后基因组时代功能基因组学研究的热点领域.从基因组功能注释的研究内容与研究手段出发,重点综述了生物信息学在该领域方法学上的研究进展,并展望了今后的发展前景.     

Plastid‐targeted forms of restriction endonucleases enhance the plastid genome rearrangement rate and trigger the reorganization of its genomic architecture

Plant cells have acquired chloroplasts (plastids) with a unique genome (ptDNA), which developed during the evolution of endosymbiosis. The gene content and genome structure of ptDNAs in land plants are considerably stable, although those of algal ptDNAs are highly varied. Plant cells seem, therefore, to be intolerant of any structural or organizational changes in the ptDNA. Genome rearrangement functions as a driver of genomic evolutionary divergence. Here, we aimed to create various types of rearrangements in the ptDNA of Arabidopsis genomes using plastid‐targeted forms of restriction endonucleases (pREs). Arabidopsis plants expressing each of the three specific pREs, i.e., pTaqI, pHinP1I, and pMseI, were generated; they showed the leaf variegation phenotypes associated with impaired chloroplast development. We confirmed that these pREs caused double‐stranded breaks (DSB) at their recognition sites in ptDNAs. Genome‐wide analysis of ptDNAs revealed that the transgenic lines exhibited a large number of rearrangements such as inversions and deletions/duplications, which were dominantly repaired by microhomology‐mediated recombination and microhomology‐mediated end‐joining, and less by non‐homologous end‐joining. Notably, pHinP1I, which recognized a small number of sites in ptDNA, induced drastic structural changes, including regional copy number variations throughout ptDNAs. In contrast, the transient expression of either pTaqI or pMseI, whose recognition site numbers were relatively larger, resulted in small‐scale changes at the whole genome level. These results indicated that DSB frequencies and their distribution are major determinants in shaping ptDNAs.     

人类基因组计划与后基因组时代

2003年4月14日生命科学诞生了一个新的重要里程碑,人类基因组计划完成,后基因组时代正式来临。着重介绍了人类基因组计划的提出、目标与任务、实施与进展等方面的基本情况,讨论了后基因组时代的时间界定,分析展望了后基因组时代与人类基因组计划密切相关的生物信息学、功能基因组学、蛋白质组学、药物基因组学等几个重要研究领域 。     

单分子纳米孔测序技术及其应用研究进展

测序技术在通量和成本方面有了较大的改进,以单分子纳米孔测序技术为代表的第三代测序技术更是以其超长读长、实时检测和可以直接检测碱基甲基化修饰等优势在医学及生命科学等领域作出了较大贡献。文中就单分子纳米孔测序技术的原理进行了简要描述,并对其在临床、动物、植物、细菌及病毒等领域的应用和其未来的发展方向进行了讨论。     

Unraveling the nuclear and chloroplast genomes of an agar producing red macroalga, Gracilaria changii (Rhodophyta,Gracilariales)

Agar and agarose have wide applications in food and pharmaceutical industries. Knowledge on the genome of red seaweeds that produce them is still lacking. To fill the gap in genome analyses of these red algae, we have sequenced the nuclear and organellar genomes of an agarophyte, Gracilaria changii. The partial nuclear genome sequence of G. changii has a total length of 35.8 Mb with 10,912 predicted protein coding sequences. Only 39.4% predicted proteins were found to have significant matches to protein sequences in SwissProt. The chloroplast genome of G. changii is 183,855 bp with a total of 201 open reading frames (ORFs), 29 tRNAs and 3 rRNAs predicted. Five genes: ssrA, leuC and leuD CP76_p173 (orf139) and pbsA were absent in the chloroplast genome of G. changii. The genome information is valuable in accelerating functional studies of individual genes and resolving evolutionary relationship of red seaweeds.     

马基因组研究进展

各种生物都具有其独特的遗传信息, 深入了解生物体的形成过程以及各种生命活动都离不开基因组的研究成果。由于在世界范围内马具有良好的健康情况记录和详细的系谱记录, 使得马成为生命科学研究中极具价值的模式动物。尽管起步较晚, 但在过去的几年中, 马基因组图谱经历了前所未有的发展。文章主要对近年来马基因组遗传图谱、物理图谱、基因组比较作图以及功能基因组学等研究进展进行了综述, 这些图谱也正是世界各地研究人员用以探寻与马的各种性状(包括全部的健康状况、抗病性能、生殖生育能力、运动性能以及诸如毛色这样的表型特征等)相关基因的重要工具。相信这些研究成果将为马匹疾病预防、诊断和治疗提供新的思路与方法, 并将为马遗传育种提供更好的选配依据。