同源DNA序列比对缺失位点的核苷酸最大似然插补

鉴于现行分子系统发育分析中为应用4-状态DNA进化马尔可夫模型而采取删除同源DNA多序列比矩阵中缺失位点的数据预处理方法导致进化信息丢失、序列间进化距离的偏低估计和重建进化树枝长估算等精确性降低的问题,本文借鉴统计学中参数估计的最大似然法,提出核苷酸最大似然插补比对缺失位点的数据预处理方法.通过对3组真实同源DNA序列和系统发育模拟试验生成的虚拟同源DNA序列,基于3种预处理方法分别进行进化距离估算、系统发育重建和重建进化树枝长误差的统计等对照测试和结果分析,证实核苷酸最大似然插补和最近邻插补的数据预处理方法可在一定程度上减小序列间进化距离的偏低估计,提高DNA分子系统发育重建树枝长估算的精确度,该方法优于现行的删除比对缺失位点的预处理方法.     

基于ITS和trnL-F序列的青藏高原棘豆属植物分子系统学研究

【目的】探讨青藏高原棘豆属植物的系统学关系,为该属植物的研究提供分子系统学方面的资料。【方法】以青藏高原16种棘豆属植物27个地理种群标本为试材,提取其总DNA后,分别对ITS序列和trnL-F序列进行PCR扩增、纯化及测序,并对所测序列进行同源性比对,用Kimura 2-parameter距离模型计算各序列间的进化距离,以乌拉特黄耆(Astragalus hoantchy)和多枝黄耆(A.polycladus)为外类群,利用MEGA软件构建基于ITS序列和trnL-F序列的青藏高原棘豆属植物的系统发育进化树。【结果】ITS序列对位后长度为710bp,有58个简约信息位点,G+C平均含量为54.3%,该序列的平均进化距离为0.016,但进化距离总体较小。trnL-F序列对位后长度为867bp,有94个简约信息位点,G+C平均含量为33.7%,该序列的平均进化距离为0.018,总体进化距离较ITS序列大。ITS序列较叶绿体trnL-F序列含有较多的系统发育信息。在基于2个序列构建的系统发育树中,大花棘豆亚属除少数居群外均形成单系分支,说明以心皮有无隔膜来划分棘豆属属下分类系统可以较好地获得分子系统学的支持;但在其他亚属及组水平上,并不构成单系。【结论】棘豆属各类群间系统发育信息含量明显较低,说明棘豆属物种分化发生较晚,尤其是在青藏高原这样一个始于第三纪造山运动的年轻区域,其棘豆属物种的新近起源和形态的快速分化还难以在遗传水平上固定下来。     

河南斗鸡线粒体D-loop区多态性及与4种斗鸡的进化分析

对28只河南斗鸡线粒体基因组(mitochondrial genome,mt DNA)D-loop区全序列进行PCR扩增和测序,并结合Gen Bank中其他品种中国斗鸡D-loop区序列,进行序列比对和进化分析。结果发现,河南斗鸡mt DNA D-loop区全长1232 bp,单倍型多样性(Hd)为(0.542±0.086),核苷酸多样性(Pi)为(0.00236±0.00083),共发现9处单核苷酸多态位点,3种单倍型。品种间进化分歧显示,河南斗鸡和西双版纳斗鸡遗传距离最近(0.0095),与漳州斗鸡遗传距离最远(0.0226)。系统发育分析发现,5个斗鸡品种可以分成A、B、C、D和E 5个分支。研究表明,河南斗鸡mt DNA D-loop区呈中度多态,有2个母系起源,本研究可以为河南斗鸡的遗传资源保护和选育提供一定参考。     

基于线粒体DNA D-loop 序列的五华三黄鸡遗传多样性及其品种起源研究

通过PCR产物直接测序法对五华三黄鸡保种群120个个体进行线粒体DNA(mt DNA)D-loop序列测定,研究该品种的遗传多样性和系统进化。结果显示,五华三黄鸡保留着较高水平的遗传多样性。mt DNA D-loop的C+G含量(42.5%)低于T+A含量(57.5%),核苷酸多样性和核苷酸差异均数分别为0.01298±0.00051和6.750。共检测到33个突变位点,均为转换突变,包括23个TC转换和10个AG转换,占分析位点的6.35%。定义了32种单倍型,其中独享型单倍型19个,单倍型多样性为0.913±0.012,遗传距离为0.013±0.003。单倍型类群主要分布在进化枝A、B、C和E,其中B为优势单倍型类群。系统进化分析和进化枝地理分布特征表明,五华三黄鸡有4个母系来源,可能受北方家鸡南迁的影响。     

刀鲚磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶基因的分子克隆和饥饿作用下的表达分析

采用同源克隆法获得了刀鲚PEPCK基因全长cDNA序列,其具有高度保守的结构序列及功能位点,进化分析表明其与同属鲱形目的大西洋鲱具有最近的进化距离。在饥饿作用下刀鲚肝组织表达研究表明,PEPCK在糖异生调节方面,在对于饥饿作用下协调糖类代谢平衡,进而维持能量代谢供给上发挥了积极作用。该研究为今后进一步开展刀鲚抗环境因子变化调控机制提供了理论参考。     

基于mtDNA和cpDNA序列的甘薯栽培种及近缘野生种分析

目的 利用线粒体DNA(Mitochondrial DNA,mtDNA)序列和叶绿体DNA(Chloroplast DNA,cpDNA)matK序列对甘薯Ipomoea batatas栽培种及近缘野生种进行分子鉴定和亲缘关系分析,为甘薯栽培种和近缘野生种的种质鉴定、保护及开发利用提供理论依据。方法 以3个甘薯栽培种及8个近缘野生种为材料,采用CTAB法提取基因组DNA,通过PCR扩增mtDNA序列和cpDNA matK序列,使用DnaSP 6.0对序列进行核苷酸多态性、单倍型多样性等特征分析,并基于邻接法构建3个甘薯栽培种及8个近缘野生种的系统发育进化树。结果 5个mtDNA序列和cpDNA matK序列经测序、比对、拼接后,长度为6 713 bp,GC占比在47.79%~48.31%之间。合并序列的单倍型数量、核苷酸多态性、变异位点数量、单一突变位点数量、简约信息位点数量和插入/缺失位点数量分别为9、0.003 25、69、39、30和111。中性检验显示,合并序列差异不显著(P>0.10),遵循中性进化模型。3个甘薯栽培种及8个近缘野生种间的遗传距离在0.000 00~0.005 84之间,平均遗传距离0.003 26,遗传多样性较低;按照亲缘关系被分为2大类,各大类内部亲缘关系较近。结论 本研究采用的序列可对甘薯栽培种和近缘野生种进行准确的鉴定区分,为甘薯近缘野生种的进化和利用提供参考和理论指导。     

仿刺参3个地理群体ITS1序列变异及系统发生分析

利用核糖体DNA第一内转录间隔区(Internal transcribed spacer 1, ITS1)序列,对中国大连(CD)、朝鲜罗津( KN)和俄罗斯海参崴( RV)仿刺参Apostichopus japonicus 3个群体的遗传结构进行分析。结果表明：经PCR扩增、克隆测序,获得长度为517~519 bp、524 bp两种类型的ITS1核苷酸序列,平均G+C含量(64.5%)显著高于A+T含量(35.5%);在仿刺参30个个体61条序列中共检测到49个变异位点,多态位点比例为9.33%,其中有4个简约信息位点,共有40种基因型,群体共享基因型为2个;遗传多样性分析表明,3个群体的遗传多样性丰富;分子方差分析显示,88.65%的变异来自于群体内部,群体间遗传分化较弱或中度分化;根据群体间遗传距离进行的聚类分析发现, KN群体与RV群体的亲缘关系较近, CD群体与KN、 RV群体的亲缘关系较远。     

基于D-Loop序列的罗非鱼选育群体遗传变异分析

对吉富品系尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)不同世代选育群体D-loop序列进行测定和分析,47个样本经重排比较后获得902 bp的同源序列。共检测到225个变异位点,占分析位点数的24.94%。同源序列中多态位点比例随着选育世代数的累进,呈现出降低的趋势。核苷酸多样性指数也呈现出同样的降低趋势,F0、F6、F7、F8、F9分别为0.074 02、0.068 72、0.064 15、0.049 52、0.044 55。多态位点比例、核苷酸多样性指数在不同世代间的变化趋势一致表明,随选育的进展,选育群体逐步纯化。选育基础群体F0与F6、F7、F8、F9之间的遗传距离呈增大趋势,表明较短时间内的人为选择可以造成与长期地理隔离效应相当的群体遗传分化。研究亮点:(1)长期以来人们不能清晰地理解选育过程中群体内遗传特征所发生的变化。采用现代分子遗传分析手段对罗非鱼选择育种群体进行遗传特征分析研究,是对鱼类育种实践的重要理论补充。(2)控制区序列变异分析表明随选育的进展,选育群体出现逐步纯化。(3)采用D-loop序列分析可以检测群体选择压力造成的遗传学效应。     

泰和乌鸡线粒体DNA遗传变异分析

采用聚合链式反应(PCR)和直接测序的方法,测定泰和乌鸡线粒体DNA控制区高变I区和部分II区484bp的序列,研究其遗传变异及其性别间的差异,并与其它7种乌鸡的同源序列相比较,分析它们的系统进化关系。20个样本共发现17个变异位点,6种单倍型。所有变异位点全部为转换。6种单倍型中,Hap_1的比例最高,达到40%。公鸡的单倍型数量、单倍型多样性、核苷酸多样性、核苷酸平均差异数均高于母鸡。卡平方检验显示雌雄间遗传分化不显著。在系统发生树上,泰和乌鸡的单倍型比较分散,主要与余干乌鸡和雪峰乌鸡聚在一起。     

桑属IIS、trnL-F、rps16序列与进化分析

[目的]分析桑属ITS、trnL-F、rps16序列,探讨系统学价值.[方法]67份桑资源,经DNA提取、PCR扩增、测序,测序结果用软件拼接、比对,并从GenBank下载桑属ITS、trnL-F、rps16序列进行同源性分析,计算其长度、G+C(或A+T)含量、变异位点、信息位点,将3个序列合并,以构树、柘树为外类群,采用MP法分析进化关系.[结果]桑ITS(包括5.8S)基本序列长度为576 bp,变异范围为576-590 bp,G+C含量为59.55%--62.25%,40个信息位点;trnL-F(包括tRNA-Leu内含子)基本序列长度为923 bp,变异范围为920-924 bp,A+T含量为65.87%-66.31%,23个信息位点;rps16内含子基本序列长度为929 bp,变异范围为923-929 bp,A+T含量为67.28%-67.49%,17个信息位点.3个序列的最适碱基进化模型分别为(GTR+G)、(GTR)和(GTR+G),可能的分支概率-混合卡方概率值分别为0.000001、0.027175和0.000222,3个片段合并最适碱基进化模型为(GTR+G),基于模型用MP法分析,在2 538个位点中,有80个信息位点.分支图结果表明,首先将黑桑(M.nigra)分出,其它桑种分成2支,第一支包括长穗桑、瑞穗桑、蒙桑、鬼桑、鸡桑、山桑、白桑和广东桑,第二支包括华桑、奶桑和川桑.[结论]桑属traL-F和rps16序列信,息位点有限,单独研究桑属系统学,价值不大,与ITS序列合并研究,则能增加分支图的信息位点,使分支图更近于似然.基于ITS、trnL-F、rps16序列MP分支图,新疆黑桑为最原始类型,乌克兰等栽培种为进化类型.     

不同种源辽东冷杉rDNA ITS序列及其亲缘关系

对6个种源辽东冷杉的r DNA ITS序列进行了扩增、纯化和测序,比较分析了各种源r DNA ITS序列的长度、碱基变异位点、(G+C)含量和遗传距离,构建了系统发生树。结果表明:辽东冷杉6个种源的r DNA ITS序列总长度均为1 355 bp,其中ITS1、ITS2和5.8S r DNA序列长度分别为1 162、71和162 bp,种源间无长度差异;r DNA ITS序列中只有8个碱基变异位点,均位于ITS1序列上,碱基变异类型为碱基转换或颠换;ITS1和ITS2序列中的(G+C)含量分别为60.24%~60.59%和58.60%,种源间(G+C)含量差异极小;种源间遗传距离平均值仅为0.002 3,其中清原种源和宽甸种源的遗传距离最小(0),其他种源间的遗传距离在0.000 7~0.003 7。上述结果均表明辽东冷杉种源间亲缘关系较近,遗传变异程度较低。系统发生树将地理距离相近的种源聚在一起,表明辽东冷杉6个种源遗传距离与地理距离有明显的相关性。     

基于叶绿体DNA序列atpI-rsp2和psbC-trnS的山药种质资源遗传多样性分析

【目的】基于叶绿体DNA（cpDNA）序列atpI-rsp2和psbC-trnS分析山药种质资源的遗传多样性,为山药种质资源鉴定、创新利用及新品种选育提供理论依据。【方法】以来自14个省（区）的64份山药种质为材料,对其atpI-rsp2和psbC-trnS序列进行多态性扩增并测序,经拼接、比对后,利用MEGA 7.0计算种质间的遗传距离并构建系统发育进化树,并利用DNAsp 5.0分析核苷酸多态性,采用NET Framework 4.6.1绘制单倍型间的中介邻接网络结构。【结果】atpIrsp2和psbC-trnS序列合并序列长度为1938 bp,共有117个插入/缺失位点（I_S）和14个变异位点（V_s）,转换率（S_i） 为49.1%,总体转换/颠换偏倚率（R）为0.928,共产生30种单倍型,其中有21种为独享单倍型,9种为共享单倍型,单倍型多样性（H_d）和核苷酸多样性（π）分别为0.9206和0.00139。atpI-rsp2序列和psbC-trnS序列及合并序列的Tajima’s D、Fu and Li’s D*和F*均为负值,其差异均未达显著水平（P>0.10）,说明这2个序列在进化上符合中性进化模式。64份山药种质的遗传距离为0~0.003865,平均遗传距离均为0.001400。中介邻接网络结构分析结果显示,30种单倍型可分为3类,其中,H5为较原始单倍型。【结论】64份山药种质资源的遗传距离较近,遗传背景相似,可能是由于长期地区间引种导致,与地理距离不完全相关。atpI-rsp2和psbC-trnS序列可用于山药物种鉴定和系统进化分析等研究领域。     

基于线粒体COI基因的DNA条形码技术对小叶蝉亚科昆虫种类的分子鉴定

【目的】为更进一步研究小叶蝉亚科昆虫分子鉴定技术提供理论依据和实践基础。【方法】以小叶蝉亚科:叉脉叶蝉族Dikraneurini、小叶蝉族Typhlocybini、小绿叶蝉族Empoascini、斑叶蝉族Erythroneurini、眼小叶蝉族Alebrini昆虫为研究对象,选取其中22种叶蝉测定分析线粒体COI基因646 bp碱基序列,运用Kimura 2-parameter模型分析叶蝉物种间的遗传距离,探讨线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(COI)基因片段作为DNA条形码准确鉴定小叶蝉亚科昆虫种类的可行性。【结果】变异位点512个,保守位点134个,简约信息位点415个,自裔位点97个。所有位点中A、G、C和T碱基含量分别为27.6%、15.5%、15.3%和41.6%;A+T含量较高,为69.2%,明显高于G+C含量,A+T碱基偏嗜,符合昆虫线粒体基因碱基组成的基本特征。该段序列没有饱和,可以得到准确的进化分析。同物种间和不同物种间的遗传距离分别为0.025～0.044和0.024～0.291,平均为0.358。基于COI基因序列应用邻接法构建系统发育树(NJ树)显示,同一物种聚为同一小支,分支自展值均为100%:近缘种能聚集在一起,且置信度很高(≥97%)。【结论】昆虫COI序列能够区分不同物种,COI基因片段的DNA条形码进行小叶蝉亚科昆虫分类鉴定具有可行性。     

和田羊线粒体DNA D-loop区序列研究

[目的]利用线粒体DNA D-loop区序列分析和田羊遗传多样性.[方法]采用测序法获得和田羊线粒体DNA D-loop区核苷酸序列,比对分析和田羊与Genbank中收录的藏绵羊、蒙古羊、哈萨克羊、巴什拜羊的绵羊线粒体DNA D-loop区序列.[结果]和田羊mtDNA D-loop区序列为1 184 bp,均含有4个75 bp重复序列,A+T含量62.50;,G+C含量37.50;.和田羊与藏绵羊遗传距离最近为0.001,与哈萨克羊遗传距离最远为0.004,同源性分析结果与遗传距离分析结果相同.[结论]和田羊与藏绵羊遗传距离近、同源性高的结果与两个品种在地理分布上可能存在一定关系.     

新城疫病毒分离株P基因的分子特性和遗传进化

【目的】探讨新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)磷蛋白基因(P基因)的分子进化特点,为科学防控新城疫(Newcastle disease,ND)提供依据。【方法】对1997~2007年国内分离的13个NDV毒株的P基因进行扩增测序,与15个已发表的国内外不同时期的NDV毒株P基因进行核苷酸和推导的氨基酸遗传变异分析及分子特性研究。【结果】国内NDV分离株P基因核苷酸和P蛋白氨基酸高度同源,同源性分别为93.9%~99.8%和93.4%~99.2%。国内NDV毒株与LaSota、Clone30和F48E9等P基因核苷酸和P蛋白氨基酸同源性分别为82.2%~87.7%,81.3%~83.8%;与国外毒株则分别为82.1%~90.2%,81.1%~90.7%。氨基酸序列分析表明,我国毒株具有独特的氨基酸位点。分子进化分析表明,NDVP基因中核苷酸同义替代率高于非同义替代率。【结论】国内分离NDV毒株P蛋白遗传距离较近,而与LaSota、Clone30、F48E9以及国外毒株遗传距离较远,有一定的地域性。NDVP基因以净化选择的方式进化。     

普安银鲫mtDNA D-loop序列多态性分析

为从分子水平探讨普安银鲫遗传多样性,运用PCR扩增和DNA直接测序技术,对25尾鱼的线粒体DNA的D-loop区段序列进行分析。结果表明:80%的普安银鲫mtDNA D-loop区全序列长度为923 bp,少数个体由于碱基缺失及插入为920 bp和924 bp;其序列中A+T平均含量(53.36%)高于G+C含量(46.64%);共发现36个变异位点,定义了10种单倍型,单倍型间的平均遗传距离为0.017,单倍型多样度(Hd)为0.850,核苷酸多样性(Pi)为0.01376,平均核苷酸差异数(K)为12.660,普安银鲫存在丰富的遗传多样性。     

基于ITS的贵州省30个树种的DNA条形码研究

本文对贵州省19科26属30种林木树种植物ITS序列进行PCR扩增及测序,用MEGA 5. 0软件对序列进行比对分析序列信息,用最近距离法计算种内及种间遗传距离,通过邻接法构建系统发育树。结果表明,供试树种的DNA总长度为506～684 bp,其中平均G+C含量为64%,种内平均遗传距离为0. 013,种间平均遗传距离为0. 236;基于ITS序列构建的聚类树显示,对30种林木树种的鉴定成功率为83%,因此,推荐ITS序列作为林木树种DNA条形码的候选序列。     

中国胶州湾赤潮异弯藻rDNA ITS区序列分析

测定了采自中国胶州湾赤潮异弯藻X2藻株18S rDNA ITS区基因序列,结合GenBank中下载的37条同源序列,分析序列特征并构建分子系统树。发现534bp序列中有可变位点16个、简约信息位点1个,可变位点和简约信息位点分别占全序列的3.0%和0.19%,序列间相似性为97%,A+T含量（47.8%）略小于C+G含量（52.2%）。在分子系统树上,全部序列聚类在一起,遗传距离在0.0000~0.0242之间,说明全部赤潮异弯藻遗传多样性极低。赤潮异弯藻的生长和繁殖受到外界环境因子的较大制约,而人为因素如船只压舱水等则是其传播的主要途径。