中国东北地区人乳头瘤病毒16型全基因组克隆及HPV16.HaCaT重组细胞模型的构建及初步鉴定

为构建含东北地区人乳头瘤病毒16型(HPV16)全基因组的HPV16.HaCaT细胞模型,收集中国东北地区HPV16单一感染患者宫颈脱落细胞,提取DNA,将HPV16全基因组分成4个区段,通过4对特异性引物对HPV16全基因组进行分段扩增,测序后进行序列拼接及核酸序列分析,克隆HPV16全基因组序列;通过细胞转染,构建含HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型;利用聚合酶链式反应(PCR)和细胞免疫荧光法检测重组细胞内HPV16早期基因的表达.成功克隆出中国东北地区HPV16全基因组序列(GenBank登录号:MW320358);构建了东北地区HPV16全基因组的重组质粒及HPV16.HaCaT重组细胞模型;证明了 HPV16早期基因E1-E4、E5、E6和E7在重组细胞模型内均有表达,从而获得中国东北地区HPV16全基因组序列及含有HPV16全基因组的HPV16.HaCaT重组细胞模型.     

江西省2010年柯萨奇病毒A组24型变异株的全基因组序列分析

急性出血性结膜炎(Acute hemorrhagic conjunctivitis,AHC)是目前人类最常见的眼病之一,柯萨奇病毒A组24型变异株(Coxsackievirus A24 variant,CV-A24v)是近年来报道引起该病的主要病原体。本研究选取10株来自江西省2010年AHC暴发疫情的CV-A24v,采用特异性引物扩增并测定其全基因组序列。对该10条CV-A24v的全基因组序列进行系统发育分析以及重组分析,计算本研究测定的江西10条以及GenBank中所有22条CV-A24v的全基因组序列的氨基酸置换熵值,并预测其正向选择位点。结果表明,在江西10条CV-A24v基因组序列中未检测到重组。基于全基因组序列构建的最大似然树表明江西10株CV-A24v属于GIV基因型,且分处于两条传播链。对上述32条CV-A24v序列的氨基酸置换熵值计算,共得到25个易突变位点(熵值>0.6),易突变概率最高的区段为2A区。基于Datamonkey中FUBAR和FEL模型分析,发现位于结构蛋白VP2区的234位氨基酸为两种模型共同获得的CV-A24v的正向选择位点。本研究分析了江西10株CV-A24v的全基因组序列特征,为CV-A24v引起的AHC防控工作提供了基础资料。     

基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统

随着流感病毒基因组测序数据的急剧增加,深入挖掘流感病毒基因组大数据蕴含的生物学信息成为研究热点。基于中国流感病毒流行特征数据,建设一个集自动化、一体化和信息化的序列库系统,对于实现流感病毒基因组批量快速翻译、注释、存储、查询、分析具有重要的应用价值。本课题组通过集成一系列软件和工具包,并结合自主研发的其他功能,在底层维护的2个关键的参考数据集基础上另外追加了翻译注释信息最佳匹配的精细化筛选规则,构建具有流感病毒基因组信息存储、自动化翻译、蛋白序列精准注释、同源序列比对和进化树分析等功能的自动化系统。结果显示,通过Web端输入fasta格式的流感病毒基因序列,本系统可针对参考序列片段数据集(blastdb.fasta)进行Blast同源性检索,可以鉴定流感病毒的型别(A、B或C)、亚型和基因片段(1~8片段);在此基础上,通过查询数据库底层用于翻译、注释的基因片段参考数据集,可以获得一组肽段数据集,然后通过循环调用ProSplign软件对其进行预测。结合精细化的筛选准入规则,选出与输入序列匹配最好的翻译后产物,作为该输入序列的预测蛋白,输出为gbk,asn和fasta等通用格式的文件,给出序列长度、是否全长、病毒型别、亚型、片段等信息。基于以上工作,另外自主研发了系统其他的附加功能如进化树分析展示、基因组数据存储等功能,构建成基于Web服务的流感病毒基因组自动化翻译注释系统。本研究提示,系统高度集成系列软件以及自有的注释翻译数据库文件,实现从序列存储、翻译、注释到序列分析和展示的功能,可全面满足我国高通量基因检测数据共享化、本土化、一体化、自动化的需求。     

丽水市早期新冠肺炎无症状感染者SARS-CoV-2全基因组序列分析

对1例新型冠状病毒肺炎疫情流行早期的无症状感染者临床标本进行SARS-CoV-2实验室鉴定和全基因组测定,在分子水平了解新型病毒的基因特点和变异情况,追溯病毒潜在来源.实时荧光定量PCR扩增丽水市庆元县首例确诊患者密切接触者的痰液标本SARS-CoV-2核酸,阳性RNA逆转录为cDNA构建文库后进行基于NGS的宏基因组深度测序,生物学软件分析处理数据.该密接无任何症状及体征,痰液标本SARS-CoV-2核酸阳性.测序数据包含有足够的病毒序列,组装成功后hCoV-19/Lishui/LS556/2020长29 887bp,G+C含量37.99％,在ORF1ab和N区域发现4个SNP,对应1个错义突变和3个同义突变.LS556与SARS-CoV-2参考序列核苷酸/氨基酸同源性在99.2％/97.4％以上,不同序列之间存在4～17个核苷酸差异,与蝙蝠病毒RaTG13核苷酸差异仅3.7％,存在1141个SNP,与穿山甲病毒Guangdong/1相似性90.9％.LS556属于β冠状病毒Lineage B谱系,与LS003和ZJU-06共享完全相同的病毒,与蝙蝠/穿山甲冠状病毒进化上最相关.结合流行病学、核酸诊断、病毒溯源判定其为无症状感染者.LS556组成和结构符合SARS-CoV-2典型的基因特征,为高覆盖率序列,在流行早期与其他SARS-CoV-2基因组具有高度的同一性,突变率保持在较低水平,多数导致氨基酸位点保守置换.     

4种河鲀全基因组微卫星分布特征分析

本研究利用MISA软件对四种河鲀全基因组中的微卫星进行筛选并分析.结果如下:在红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)(391.49 Mb)、菊黄东方鲀(T.flavidus)(366.29 Mb)、双斑东方鲀(T.bimaculatus)(371.68 Mb)及黑青斑河鲀(Tetraodon nigroviridis)(342.40 Mb)全基因组中,分别筛选出142 885个、135 009个、147 549个和179 703个完整型微卫星.相对丰度分别为365个/Mb,369个/Mb,397个/Mb和525个/Mb.微卫星总长度分别为2 876 322 bp,2 689 710 bp,3 140 445 bp 和3 615 069 bp,分别占基因组序列总长度的0.73％,0.73％,0.84％和1.06％.在1～6个不同碱基重复类型完整型微卫星中,四种河鲀的6种碱基类型数目排序是一致的.均是单碱基重复数目最多,然后依次是二碱基、三碱基、四碱基、五碱基和六碱基.其中AC,A,C,AG,AGG,AT,AAT和AAC是四种河鲀共有的常见核心重复类别.东方鲀属(Takifugu)三种河鲀基因组微卫星分布特征极为相似,分析红鳍东方鲀和双斑东方鲀的遗传距离可能更为接近.鲀属(Tetraodon)黑青斑河鲀与其他三种东方鲀属河鲀除部分微卫星特征相似外,在微卫星总数、微卫星相对丰度和密度、部分碱基类型数目及类别方面和东方鲀属差距较大.这可能与两属鱼类地理分布及进行滑动复制的碱基组成有关,推测东方鲀属和鲀属基因组可能具有独特的进化机制.本研究为多种河鲀基因组特征分析、多种河鲀微卫星引物设计、不同属种河鲀遗传距离及亲缘关系的探究等奠定了基础.     

思茅松叶绿体基因组密码子偏好性分析

密码子偏好性(codon usage bias)是指同义密码子的使用频率不同的现象,该现象广泛存在于植物中.本研究利用Codon W 1.4.2和CUSP软件分析思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)叶绿体基因组的45条CDS,结果显示思茅松叶绿体基因组密码子第三位碱基的GC含量为29.63％,偏好以AT碱基结尾;ENC值在37.66～60.30之间,且ENC值＞45的CDS有37个,占总参试基因的82.22％;GC1、GC2、GC3与GCall均为极显著相关,GC3与ENC呈显著相关.中性绘图分析显示GC12和GC3的相关系数为-0.1114,回归系数为-0.1111;ENC-plot软件分析显示大部分基因与标准曲线的距离较远;PR2-plot软件分析显示思茅松叶绿体基因组在密码子的碱基使用频率方面,T＞A,G＞C.这些说明思茅松叶绿体基因密码子偏好性的主要影响因素为选择,突变的作用较小.本研究为思茅松种源选择、系统发育等研究提供科学依据.     

利用基因组改组技术提高短杆菌素产量及其培养条件优化*

短杆菌素是一种广谱抗菌肽,对细菌和真菌均有较好的抑制作用,具有潜在的抗生素替代价值。通过对侧孢短芽孢杆菌fmb70进行紫外诱变、亚硝基胍诱变、常压室温等离子体诱变,获得3株短杆菌素产量提高的诱变菌株。随后以诱变菌株为亲本进行两轮基因组改组,获得融合子F₂-24,其短杆菌素产量为(340.5±16.35) μg/mL,是野生菌株fmb70短杆菌素产量的1.92倍。融合子传代5代后,该菌株短杆菌素产量无明显差异,说明菌株稳定性良好。最后对该菌株产短杆菌素的培养基和发酵条件进行优化,优化后的培养基为:4%蔗糖、2%牛肉膏、0.5%氯化镁,发酵温度30℃、培养24 h、培养基初始pH6.0。优化后的短杆菌素产量可达(442.45±9.58)μg/mL,是初始培养条件的2.50倍。     

玉米雄穗性状遗传结构与形成分子机制*

玉米为雌雄同株异花植物,其雄穗着生于植株顶部,雌穗腋生。雄穗一方面需产生足量花粉以保证雌穗授粉结实,另一方面由于对下部叶片的遮蔽作用和自身营养需求,其生长发育会同时影响叶片光合作用效率和能量分配,因此优化雄穗结构是提高玉米产量的重要措施之一。玉米雄穗性状包括雄穗分枝数、雄穗分枝长度、雄穗主轴长度、雄穗分枝总长度、雄穗分枝角度等,均为多基因控制的数量性状。自20世纪90年代,研究者开始利用数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)定位方法解析玉米雄穗性状遗传结构;随着玉米自交系B73等参考基因组释放,以及DNA微阵列、基因组重测序等高通量基因分型技术的日益成熟,全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)成为数量性状遗传研究的主流方法,目前已鉴定出大量玉米雄穗性状遗传位点。通过总结雄穗性状遗传定位研究结果,构建一致性图谱并挖掘定位热点区间,有助于进一步了解雄穗性状遗传结构特征及指导雄穗性状候选基因克隆。此外,通过对调控雄穗发育的已知基因进行功能分类,可为解析玉米雄穗发育的遗传网络和调控通路提供理论支撑。     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

访花昆虫野蚜蝇线粒体基因组结构分析

野蚜蝇Syrphus torvus(Osten-Sacken)成虫具访花习性,是重要的传粉昆虫;幼虫捕食蚜虫,是蚜虫重要天敌之一.本研究通过高通量测序、组装拼接获得了完整的野蚜蝇线粒体基因组全序列(GenBank登录号:MW074962),其序列全长为16 444 bp,包含13个蛋白编码基因(PCGs)、22个tRNAs、2个rRNAs和D-loop区.野蚜蝇线粒体全序列A+T含量为80.6％,G+C含量为19.4％,表现出明显的A+T偏斜.除了 COXI、ATP8、ATP6和ND1的起始密码子为TTG,其它9个PCGs以ATN为起始密码子;COXI的终止密码子为不完整的T--,ATP6为TAG,其余11个PCGs的终止子为TAA.22个tRNAs的二级结构均为典型的三叶草结构,并预测了野蚜蝇rRNAs的二级结构.野蚜蝇D-loop区存在重复序列和茎环结构,22种蚜蝇科基因间隔区与重叠区具有6个保守区域.基于24个物种(22个蚜蝇科和2个缟蝇科)的PCGs序列,通过贝叶斯法(BI)和最大似然法(ML)构建系统发育树,结果显示,野蚜蝇和黑足蚜蝇Syrphus vitripennis互为姊妹种,支持了蚜蝇亚科Syrphinae的单系性,两种拓扑结构中管蚜蝇亚科Eristalinae均没有聚为一支.该研究结果丰富了蚜蝇科线粒体基因组学基本数据,为进一步深化蚜蝇科系统发育关系讨论提供了参考.