桉树全基因组测序及相关研究进展

重点介绍了桉树在全基因组测序完成后的研究进展情况。通过阐明其分类学地位、生物学特性、基因组的结构,以及阐述全基因组测序及相关研究的进展。分析全基因组测序对桉树基因组学、桉树育种学研究的巨大推动作用,并讨论其未来的研究发展方向。     

九叶青花椒叶绿体基因组结构及系统进化分析

[目的]揭示九叶青花椒叶绿体基因组的结构特征及其与其他物种的系统进化关系，为花椒属种质资源的鉴定、新品种的培育及品种间的遗传分析提供参考。[方法]使用改良CTAB法提取九叶青花椒叶片总DNA。利用BGISeq-500平台进行高通量测序，SPAdes v3.13.0软件组装叶绿体基因组，通过GeSeq注释九叶青花椒的全叶绿体基因组信息，对其叶绿体基因组序列的结构特征、重复序列、密码子偏好性及系统进化关系进行分析。[结果]九叶青花椒叶绿体基因组为典型的四分体组成结构，全长序列为158 579 bp，编码133个基因；测到19个串联重复序列，49个长片段重复，70个简单重复序列；九叶青花椒叶绿体基因组中的蛋白编码基因共有26 398个密码子（不包括终止密码子），在密码子第三位碱基上有较强的A/T碱基偏好性。[结论]本研究首次组装了九叶青花椒叶绿体基因组全序列，明确了花椒属为单系类群，九叶青花椒与野花椒（Z. simulans）关系密切，这将为花椒的遗传信息、花椒种质资源评价、分子育种、cpSSR分子标记的开发及遗传多样性等研究提供了重要参考。     

危害云锦杜鹃的简脉茎蜂属一新种（膜翅目：茎蜂科）及系统学意义

【目的】研究宁波地区发现的一种严重危害云锦杜鹃的茎蜂类害虫，明确其种类和分类地位，并探讨该类茎蜂多样化的可能机制。【方法】采用经典比较形态学研究法，确定种类名称并判断本种害虫的所属类群。采用第二代测序技术，完成全基因组测序；并对其线粒体基因组进行组装、序列特征分析、近缘种遗传距离统计并构建基于蛋白质编码基因的系统发育关系。【结果】确定蛀茎危害云锦杜鹃的茎蜂害虫是一个新物种：杜鹃简脉茎蜂Janus dujuan Wei, sp. nov.。杜鹃简脉茎蜂与西藏东部分布的黄腹简脉茎蜂J. xanthus Naito&Smith, 1998近似，但体色和构造与该种均不同。杜鹃简脉茎蜂的线粒体全基因组序列全长17 725 bp，包含全部37个基因。基于线粒体基因组数据，重建了简脉茎蜂属5个物种的分子系统发育树，结果表明杜鹃简脉茎蜂与斑翅简脉茎蜂种团的缘斑简脉茎蜂组成单系群，杜鹃简脉茎蜂与已知线粒体基因组数据的简脉茎蜂属种类差距很大，cox1序列的K2P距离为14.7%～21.4%。讨论了茎蜂科茎蜂属和简脉茎蜂属的生物地理特征，推测简脉茎蜂属在东亚南部的多样化可能与本地区杜鹃花科植物的多样...     

郭春生 绘制事业发展的“基因图谱”

2011年3月4日，在钓鱼台国宾馆，我国首度对外公布人参基因组图谱。这一成果源自通化市政府、中科院北京基因组研究所、吉林紫鑫药业三方的共同协作。他们在短时间内经过刻苦攻关，于今年2月底成功绘制出人参基因组图谱，揭开了人参的神秘面纱，为人参的种植、防病、开发与人参产业发展振兴提供了强大的科技支撑。共同“绘制”人参基因组图谱这一成果的背后，郭春生是积极推动者之一。     

我科学家编撰完成世界首部植物染色体图谱

世界上首部植物基因染色体图谱日前由中国科学家编撰完成。这部书收录了1978年～2008年我国各地近4000种经济植物的基因组染色体资料，其中珍贵野生物种年龄超过5000岁。     

‘豫杂一号’泡桐叶绿体基因组序列及特征分析

泡桐是中国重要的速生树种,对我国经济发展有着重要作用。以‘豫杂一号’泡桐为材料,IlluminaHiseq2000测序,对其全基因组序列基本结构特征、密码子偏好性和重复序列进行统计分析。结果表明,‘豫杂一号’泡桐为典型的四分体结构,全长序列为154615bp,编码114个基因,含4个rRNA,30个tRNA和80个蛋白质编码基因。该叶绿体全基因组测序的成功促进了叶绿体分子生物学的研究,也为泡桐以及其他物种的遗传育种和创制种质资源奠定了一定的理论基础。     

经济树种全基因组测序成果要报

经济树种通常基因组较大,测序的组装、注释等存在较大困难,有必要对这方面的研究进展及存在的问题进行分析比较,以提高经济林木全基因组的研究效率。对已经完成全基因组测序的28种经济树种的全基因组测序成果进行了概述,比较了所采用的测序策略、技术与方法及所利用的测序材料,分析了各物种全基因组的大小、基因数量、基因密度、基因均长、平均内含子长度、GC含量等结构特点,汇集了各树种系统发育中的基因组复制等重要分子事件,探讨了其纤维素、木质素、糖与淀粉、油脂、抗性、生殖等重要生物经济性状的基因组学特征,展望了中国在基因组科学领域中的重要影响。     

多脉铁木叶绿体基因组的序列特征和系统发育

【目的】多脉铁木是中国特有种,为浙江省珍稀濒危野生植物和极小种群保护对象。在浙江,多脉铁木的野生植株数量极其稀少,低龄个体极少,种群面临衰退。叶绿体基因组在进化过程中相对保守,可为亲缘关系分析和系统发育研究提供有用信息。本研究在组装叶绿体基因组的基础上,对序列特征进行分析,以明确多脉铁木叶绿体基因组的大小、结构和基因组成等信息;通过系统发育分析,明确其与近缘种的关系和分类地位。【方法】利用CTAB法提取多脉铁木的基因组DNA,并构建测序文库,用Hi Seq X Ten进行高通量测序,策略为双端测序;借助Novo Plasty组装叶绿体基因组;用PCR方法克隆边界序列并进行测序验证; SSR的检测采用MISA软件;利用PhyML 3. 0构建系统发育树。【结果】去除接头和低质量的序列,共得到19 869 412条clean reads。序列组装结果表明,多脉铁木叶绿体基因组的全长为159 583 bp,具一个典型的四分体结构,大单拷贝区、小单拷贝区及反向重复序列的长度分别为88 514、18 953、26 058 bp。多脉铁木叶绿体基因组中共有131个基因,其中蛋白编码基因85个、tRNA基因36个、rRNA基因8个,其中的ycf1和ycf15为假基因,它们的序列长度均短于正常基因。多脉铁木叶绿体基因组上共有58个SSR,其中单碱基重复有53个。序列比对结果表明,多脉铁木与天目铁木的相似性最高,达99. 1%,与铁木的相似性最低,为98. 7%。构建系统发育树的最佳模型为GTR+G+I,其中的AIC(赤池信息标准)和BIC(贝叶斯信息标准)分别为556 643. 629 64和556 954. 642 07。系统发育分析结果表明,12种植物在发育树上可分为两大组,桦木族的日本桤木和红桤木聚为一组,榛族的10种植物聚于另一组;多脉铁木与铁木属其他3个种聚于同一分支,支持率均为100%。【结论】在高通量测序的基础上,组装完成多脉铁木的叶绿体基因组,它与天目铁木、毛果铁木和铁木叶绿体基因组的相似性较高,在系统发育树上聚为一组。多脉铁木叶绿体基因组的组装、序列比对和系统发育分析,可为后续开展遗传结构和群体遗传多样性研究奠定基础。     

我国科学家编出世界首部植物染色体图谱

世界上首部植物基因组染色体图谱日前由中国科学家编撰完成。这部书收录了1978年～2008年我国各地近4000种经济植物的基因组染色体资料,其中珍贵野生物种年龄超过5000岁。我国是世界上栽培作物最早和最大的起源地,至今在全国各地还生长着很多珍贵的栽培作物野生祖先及其近缘植物,如野生大豆、野生稻、野生茶和各种野生果树等。     

水杉基因组微卫星分析及标记开发

微卫星(microsatellite)又称简单重复序列(simple sequence repeat,SSR),是指以少数几个核苷酸为单位,多次串联重复的DNA序列,其普遍存在于真核生物及一些原核生物基因组中.基因组序列中微卫星重复序列变异最快,在群体间和不同个体间通常表现出很高的序列多态性,且呈共显性遗传.由于重复单元重复次数的高度可变性及其侧翼序列的相对保守性,微卫星作为一种分子标记被广泛应用于物种的指纹鉴定、亲子谱系分析、群体遗传结构分析、遗传图谱构建、比较基因组及分子标记辅助育种等诸多研究领域(李淑娴等,2010).     

松树基因组学研究进展

介绍在松树遗传群体育种中遗传标记的特点,并总结遗传图谱构建、数量性状基因定位和与功能基因组相关的EST序列的研究进展,并对目前分子标数量性状基因定位和基因组在松树育种中应用的局限性、存在问题和未来发展方向进行了讨论。     

林木全基因组选择研究现状和应用

全基因组选择（GS）是利用覆盖全基因组的高密度遗传标记对复杂数量性状进行预测的育种方法。在林木种苗阶段根据基因组估计育种值（GEBV）可以利用GS进行个体选择,相比常规育种能增强遗传增益、加快选育进程。该方法无需定位与性状相关的数量性状位点（QTL）,相比分子标记辅助育种能极大地提高对微效位点的捕获功效,是具有巨大潜力的林木育种策略。文中系统介绍了GS的概念和优势,及其在林木中的研究现状和应用。我国林木GS研究处于初期阶段,可优先在常规育种较成熟的树种中开展研究,建立林木GS程序为其他树种提供范式。该综述有助于系统了解全基因组选择育种策略和研究进展,并为全基因组选择在林木育种中的应用提供理论和技术信息。     

松树基因组学研究进展

介绍在松树遗传群体育种中遗传标记的特点,并总结遗传图谱构建、数量性状基因定位和与功能基因组相关的EST序列的研究进展,并对目前分子标数量性状基因定位和基因组在松树育种中应用的局限性、存在问题和未来发展方向进行了讨论.     

Fiber-FISH在植物基因组研究中的应用

Fiber-FISH技术最早在人类基因组研究中发展起来,现在广泛应用于人类、动物、植物基因组的研究.由于fiber FISH技术的高分辨率、高灵敏度和直观性,它能够解决基因组研究中的诸多问题,例如物理图谱构建、比较基因组研究、弥合物理图谱中的gap、基因位点长度及基因拷贝的确定等等.近年来,fiber-FISH技术在植物基因组研究中也取得了许多进展.     

竹子基因组序列研究及应用

竹子作为一种经济植物,用途广泛,具有很大的经济效益和生态效益。近年来,对竹子的基因组研究虽刚起步但有燎原之势。迄今,在NCB I登录的竹亚科序列有核甘酸序列1 007条,EST序列581条,G SS 998条,共计2 586条。应用这些序列研究揭示了竹子许多生物学特性。将数据库中的这些序列相关信息进行整理,对登录的有关竹子基因组方面的研究及基因组信息的利用进行了综述。     

西伯利亚白刺基因组信息初探

[目的]为了解西伯利亚白刺(Nitraria sibirica Pall)基本基因组信息,如基因组大小、复杂程度等特征。[方法](1)以西伯利亚白刺的幼苗嫩叶为材料,以番茄为标定,用解离液mG解离叶片后,经流式细胞仪检测细胞悬液,收集细胞并计算西伯利亚白刺的C值。(2)通过构建小片段文库,进行Illumina HiSeq测序并分析测序结果,预估其基因组大小、GC含量、杂合率、重复序列比例等,使用MISA脚本对过滤后数据进行SSR位点分析。[结果]西伯利亚白刺预估全基因组大小为526.30 Mbp,基因组GC含量为36.78%,基因组杂合率为0.90%,重复序列比例为55.39%.对测序数据进行SSR位点标记,共得到521125个SSR位点,其中,单核昔酸重复为342883个,占总SSR位点的65.80%。[结论]由各项分析指标推测西伯利亚白刺为复杂基因组,可以采用二代Illumina与三代PacBio测序辅以Hi-C技术联合分析,有利于西伯利亚白刺基因组的组装及基因图谱的获取。     

铁皮石斛phytocyanin基因家族全基因组分析

[目的]探讨Phytocyanins(PCs)在铁皮石斛发育过程和逆境胁迫环境下的潜在功能。[方法]利用拟南芥和水稻phytocyanin基因家族蛋白序列(At PCs和Os PCs),采用本地化软件BLASTP对铁皮石斛全基因组数据库进行搜索,并采用SMART和pfam数据库验证质体蓝素样结构域,获得铁皮石斛phytocyanin基因家族编码序列(Do PCs);利用Signal P4.1、Big-PI Plant Predictor、Net NGlyc1.0 Server等在线软件对Do PC家族序列的结构特点进行分析;利用软件Clustal W和MEGA对Do PC基因进行氨基酸序列的比对和系统进化分析;利用转录组数据绘制heatmap图对Do PCs基因在与美孢胶膜菌共生萌发的种子中的表达情况进行分析。[结果]显示:铁皮石斛全基因组中共预测到包含PCLD结构域的38个Do PCs,可分属4个亚家族,2个Cys残基在Do PCs家族中高度保守;19条Do PCs蛋白序列含有4个完整的保守铜结合配体(His、Cys、His、Gln/Met),有32条Do PCs骨架中含有N-端信号肽,22条Do PCs含有糖基磷脂酰肌醇锚定位点,有27条Do PCs含N-糖基化位点;16个Do PCs基因在与美孢胶膜菌共生萌发的种子中检测到表达,其中,Do UCL2,4和Do ENODL14基因表达量最高,7个基因在共生萌发的种子中明显上调表达,只有Do ENODL6基因明显下调表达。[结论]在全基因组范围内分析铁皮石斛Do PC家族蛋白结构特点,可以为探究兰科植物与微生物共生的相互作用及进一步研究兰科菌根形成的分子机制提供数据基础。     

浙江千岛湖海南鳽基因组测序组装与特征分析研究

2017年，通过采集浙江淳安1只救助死亡的海南鳽Gorsachius magnificus个体进行全基因组DNA提取，使用二代测序及重头组装技术，首次开展海南鳽基因组测序组装，并将其与鹈形目Pelecaniformes中的白鹭Egretta garzetta、朱鹮Nipponia nippon、卷羽鹈鹕Pelecanus crispus、普通鸬鹚Phalacrocorax carbo这四种鸟类进行比较基因组学分析研究。结果表明：（1）组装测得海南鳽的全基因组，获得基因组大小为1.14 Gbp，重叠群N50指标为77.8 kbp，大片段N50指标为1.95 Mbp，这些指标说明海南鳽基因组大小符合预期，组装质量较为理想；（2）对该个体全基因组从头测序，获得72 Gbp的碱基数据得到约56X测序深度；（3）比较基因组分析表明，海南鳽与白鹭、朱鹮的系统关系更为接近，与卷羽鹈鹕、普通鸬鹚的进化关系较远；（4）在基因的适应性方面，海南鳽享有大量特有的基因，同时与其他夜行性鸟类一样，在感官、神经及昼夜节律调节上与其他昼行性鸟类有较大的分化。本研究从遗传上初步证实海南鳽是一种演化上非常特化的夜行性鸟...     

9种狼尾草属植物叶绿体基因组特征分析

狼尾草属为禾本科1 a生或多年生草本植物,该属植物在饲用、保护生态、观赏等方面均有良好的应用价值。为探讨狼尾草属植物叶绿体基因组的遗传结构及进化特征,基于基因组浅层测序技术获得狼尾草属9种植物叶绿体基因组序列,对其组装与注释后进行生物信息学分析。结果显示：(1)9种狼尾草属植物叶绿体基因组均为典型的四分体结构,其大小在137 929～138 554 bp之间。叶绿体基因组GC含量范围为38.6%～38.7%,其中IR区GC含量最高,为44%～44.1%,各叶绿体基因组结构无明显差异,在IR/SC交界区表现出微小差异。(2)共注释113个基因,包括78个编码蛋白基因、31个tRNA基因和4个rRNA基因。对序列进行简单重复序列检测,共检测到389个SSRs位点,其中单核苷酸重复数量最多,而在非简单序列重复检测中,串联重复所占比例最高。(3)变异位点主要存在于叶绿体LSC和SSC区,筛选出9个差异较大的区域,可作为狼尾草属植物的潜在遗传标记。(4)基于31条狼尾草属植物样本叶绿体基因组序列构建了狼尾草属系统发育树,结果形成两大分支,阐明了狼尾草属植物种间亲缘关系。本研究可为狼尾草属植物的分...     

橡胶树种子性状相关基因的预测与功能研究

研究橡胶树种子性状相关基因对橡胶籽在生物柴油开发利用方面具有重要意义。基于全基因组关联分析数据挖掘、基因组共线性分析和基因序列同源分析,在橡胶树reyan7-33-97品种中共预测到49个影响种子性状的基因,进一步获取这些基因在3种组织（根,茎和种子）中的表达图谱,并根据差异表达分析挖掘这些基因在不同组织发挥作用的异同。对橡胶树miRNA靶位点预测显示,这些种子性状相关候选基因可能受miRNA调控。通过构建橡胶树蛋白互作网络,发现有16个橡胶树种子性状候选基因存在间接蛋白相互作用从而影响种子性状。研究结果为进一步开发利用橡胶籽提供了一定的工作基础。