基因表达聚类分析技术的现状与发展

随着多个生物基因组测序的完成、DNA芯片技术的广泛应用,基因表达数据分析已成为后基因组时代的研究热点.聚类分析能将功能相关的基因按表达谱的相似程度归纳成类,有助于对未知功能的基因进行研究,是目前基因表达分析研究的主要计算技术之一.已有多种聚类分析算法用于基因表达数据分析,各种算法因其着眼点、原理等方面的差异,而各有其优缺点.如何对各种聚类算法的有效性进行分析、并开发新型的、适合于基因表达数据分析的方法已是当务之急.     

小麦抗旱种质资源的遗传多样性

在雨养和灌水条件下,田间栽培小麦抗旱材料。根据结实器官建成与物候期、生育期的对应关系,通过供试材料产量构成因素的旱、水表现,分析在各因素形成时期的抗旱性。分别以抗旱系数和抗旱指数作为评价抗旱性的指标,通过聚类分析供试材料的遗传多样性。结果发现有些材料表现为全生育期抗旱,而有些材料只在苗期、拔节期、开花期和灌浆期等一个或几个生育时期表现抗旱;有的材料表现为抗旱高产,但有的材料产量水平较低;同时还发现部分抗旱种质资源在灌水条件下有较大的增产潜力。     

18个彩色棉品系的SSR指纹分析

本研究利用SSR技术建立了18个彩色棉品系的DNA指纹图谱,在110对SSR引物中筛选到10对扩增效果较好的引物,应用其中的4对构建了18个彩色棉的分子检索模式图。同时用这10对引物对18个彩色棉进行了聚类分析,对它们的亲缘关系作了初步探讨。     

有机化梨园节肢动物群落时间动态的聚类分析

对北京顺义地区有机化梨园中2个不同栽培区节肢动物总群落、害虫及天敌亚群落分别进行时间动态的系统聚类。结果表明,在同一园区内,稀植区和密植区均以木虱为优势种类,相对丰盛度分别达0.3801、0.3300。总群落的24次调查结果稀植区可聚为5类,D=1.87,密植区聚为3类,D=1.80;害虫亚群落调查结果,当两区D=1.80时,稀植区可聚为3类,密植区可聚为4类;天敌亚群落调查结果稀植区聚为4类,D=2.12,密植区聚为5类,D=1.75。在早春的密植区和入秋的稀植区木虱发生量大,应加强监测,及时防治。     

基于农艺性状和ISSR标记分析亚麻种源的变异及遗传关系

根据农艺性状的测定结果及ISSR标记分析结果,采用聚类分析方法对引种至云南昆明的73份亚麻(Linum usitatissimum L.)种源的变异及遗传关系进行了研究.结果表明,73份亚麻种源的10个农艺性状(包括株高、工艺长度、茎粗、单株分枝数、单株蒴果数、单株茎干质量、单株种子产量、单株纤维产量、种子千粒重和出麻率)均有一定的差异,但总体上生长状况均较好;根据农艺性状可将73份亚麻种源分成2类,每一类又可分为2组,其中,第Ⅰ类包括36份种源,第Ⅱ类包括37份种源.从40个ISSR引物中筛选出9个引物用于ISSR扩增,共扩增出54条带,其中多态性条带33条,多态性条带百分率为61.1%;基于ISSR扩增结果进行聚类分析,在相似系数0.80处可将供试的亚麻种源分成3大类:第1类包括67份种源,第2类包括4份种源,第3类仅有2份种源,在相似系数为0.82处第1类种源又可分成3个亚类.结果显示,根据农艺性状和ISSR标记进行的聚类分析结果有一定差异,但对二者进行综合分析,结合亚麻不同种源的适应性及育种目的,可培育出适于本地栽培的优良杂交后代.     

车八岭山地常绿阔叶林冰灾后土壤节肢动物群落的多样性

2008年初车八岭山地常绿阔叶林受到中国南方80年一遇的冰灾的重创。为了揭示灾后林冠开度的梯度对土壤节肢动物多样性与分布的影响, 在受冰灾影响的车八岭山地常绿阔叶林设置2 ha固定样地, 按照冠层受损程度选取17个20 m×20 m的样方, 用半球面影像技术获取林冠开度, 并分凋落物层、0–10 cm和10–20 cm的矿质土层采集凋落物及土壤样品, 分析土壤节肢动物多样性。利用双向聚类分析(two-way cluster analysis)对凋落物层的土壤节肢动物和样地进行聚类, 以典范对应分析(canonical correspondence analysis)研究冠层开度、土壤有机质、电导率以及自然含水量与0–10 cm表土层土壤节肢动物的关系。结果表明土壤节肢动物的多度、丰富度和多样性随土壤层的加深而下降, 具有明显的表聚性; 林冠开度与凋落物层的土壤节肢动物类群数量呈负相关; 甲螨亚目、中气门亚目和前气门亚目动物对光照的适应范围广; 膜翅目、鞘翅目幼虫、综合纲和伪蝎目动物具有明显的避光性; 土壤节肢动物类群的分布与林冠开度、土壤自然含水量、电导率和有机质关系密切。因此可以推论, 冰灾对车八岭山地常绿阔叶林冠层的破坏及土壤因子的变化会进一步影响土壤节肢动物群落的组成和分布。本项研究还表明, 土壤节肢动物群落能有效地表征它们所栖息的生态系统的特点, 可用于监测冰灾后森林恢复和演替动态。而双向聚类分析和典范对应分析对于揭示土壤节肢动物的空间异质性及其与环境因子的相互关系具有理想的效果。     

苦豆子根瘤内生细菌分离及表型多样性分析

对分离自新疆苦豆子(Sophora alopecuroides)根瘤的60株内生细菌进行了108项表型性状的测定,包括唯一碳源利用、唯一氮源利用、对抗生素和染料的抗性、耐盐性、初始pH值生长、生长温度范围及石蕊牛奶反应、氧化酶、过氧化氢酶和脲酶等.结果表明:新疆苦豆子根瘤内生细菌具有较强的抗逆性,具有较强的耐受高温和耐盐、碱能力.77%的菌株能在50℃条件下生长,43%的菌株能耐受6.0%的NaCl,73%的菌株能在pH为10的碱性环境下生长.聚类分析结果表明在Watson距离为0.26时可聚为11个表观群,代表菌株分别属于芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和气芽孢杆菌属(Aerobacillus sp.).     

部分桂花品种亲缘关系及特有标记的ISSR分析

利用ISSR分子标记,以柊树[Osmanthus heterophyllus (G.Don.) P.S.Green]和华东木犀(Osmanthus cooperi Hemsl.)为对照种,研究了桂花(Osmanthus fragrans Lour.)81个品种、1个野生种之间的亲缘关系.结果显示;(1)28个引物共获得280个位点,其中多态性位点263个,多态性比率达93.93%,在4个品种群中,银桂品种群的Shannon信息指数(0.370 7)和遗传多样性指数(0.241 7)最高.(2)遗传变异估算结果显示:桂花遗传分化系数为57.39 %,大部分变异存在于品种群之间.(3)聚类分析结果显示,以遗传相似系数0.71为截值,可将84份种质分成 4类,各品种群的品种往往先聚在一起.其中四季桂品种群与秋季开花的3个品种群遗传距离较远,色质较深的金桂品种往往与丹桂品种聚在一起.研究表明,基于ISSR分子标记的聚类结果与基于形态的传统分类学的结果基本相符;引物ISSR12和ISSR27结合可以将84份种质区别开来.     

模糊线性回归模型在河流水体总氮浓度预测中的应用

以湘江熬洲断面为例,将该断面水体中总氮浓度及其有关影响因子用三角模糊数来表征.同时,结合己有的模糊线性回归模型成果,构造了带有三角模糊参数的水体中总氮浓度模糊线性回归预测模型.并应用所建模型预测该断面水体中2002-2005年总氮浓度,所得的预测值与已有的实测值之间的相对误差均小于20%,完全满足实际应用对误差的要求,预测合格率为100%,说明这种预测模型在预测河流水体总氮浓度变化中有一定的实用性,为今后开展河流水体中污染物浓度预测提供了新途径.     

应用SRAP标记分析黄瓜的遗传差异

利用49对SRAP引物对4种不同类型28份黄瓜种质资源进行了遗传差异分析.结果表明,有35对引物扩增出多态性,在28份资源间共产生724条扩增带,平均每对引物组合产生20.69条;共检测出337个多态性位点,多态性比率为46.5%,每对引物平均为96.3个.利用NTSYS软件分析遗传相似系数,UPGMA方法聚类分析表明,28份资源可聚为两大类.试验结果表明SRAP标记位点多,重复性好,可以揭示不同类型黄瓜种质之间的遗传基础.