谷类作物基因结构及其数量的比较

本文综述了谷类作物基因组结构现状,基于水稻和拟南芥全基因组分析以及谷类作物基因组长片段的测序注释表明,谷类作物基因组存在许多嵌合结构,富基因岛重组上活性部分常被高拷贝DNA模块分隔.谷类作物基因组内,具保守的宏共线性.玉米,水稻,高梁,小麦,及大麦的Sh2/A1直向同源区域的基因顺序分析表明,Sh2和A1同系物间隔分别为20kb(在水稻和高梁)和140kb(在玉米);小麦族Sh2/A1区同线性在X1和X2基因间有一个断裂.如同其他禾本科作物,A1和X2基因在部分同源染色体保留共线性,Sh2和X1直向同源依然是共线性,但在非部分同源染色体的位置已改变.植物基因可以通过多倍体化,节段重复及局部基因扩增3种途径增加序列的数量.单个基因内,微共线性常被破坏.对基因组直向同源区段的初步比较分析暗示,植物基因组内基因局部扩增和易位也许有某些关联.     

无油樟与葡萄、拟南芥、水稻基因组的多倍化及共线性分析

以无油樟、葡萄、拟南芥和水稻为研究对象,基于比较基因组学的研究方法,对物种基因组内和基因组间进行同源结构和共线性分析。结果表明,无油樟与葡萄基因组之间的同源共线性片段最长,葡萄基因组保留的共线性基因数最多(50.9%),无油樟与葡萄、水稻基因组之间保留的无油樟基因数最多(30.6%)。同时构建了多物种基因组联合比对图谱,明确基因组经历的多倍化事件对单、双子叶植物同源共线性基因的影响,为探讨单、双子叶植物的共同祖先以及被子植物的进化过程提供了重要的参考依据。     

基于水稻粒长 OsPPKL1基因的玉米同源基因的生物信息学分析

为弄清玉米中粒长基因的调控机制,采用生物信息学的方法,对水稻粒长基因OsPPKL1进行同源性分析。结果表明：玉米 GRMZM2G070323和 GRMZM2G148539基因是 OsPPKL1的同源基因,分别位于第1染色体和第5染色体上;这2个基因的基因结构存在一定差异;玉米同源基因与 OsPPKL1存在良好的共线性;这2个玉米基因与水稻粒长基因在蛋白质序列、理化性质、高级结构和表达部位等方面均表现出高度的一致性。     

禾谷类作物的比较基因组研究

 水稻是基因组最小的禾谷类作物,饱和遗传连锁图谱的构建,以及在此基础上开展的标记辅助选择和抗病基因克隆,表明水稻基因组研究已经领先于其他禾谷类作物。比较基因组研究表明：小麦、玉米、高粱、谷子和甘蔗的基因组均可由水稻染色体区段重新排列而成，这些区段上DNA标记的排列顺序在各个种之间保留。各种作物基因组大小的差异可能由于各个区段内基因间重复顺序扩增的程度不同所致。根据这些区段在各种作物染色体的排列顺序，有人提出根据水稻染色体区段排列单个原始禾谷类染色体的设想，为深入研究禾谷类作物的进化遗传提出了全新的思路。禾谷类作物基因组之间的共线性有利于在小基因组内克隆大基因组作物的同源基因，使生物技术在作物育种中发挥更大的作用。     

柚子基因组比较分析以及祖先染色体重构

柚子(Citrus grandis Osbeck)全基因组测序完成为柑橘植物乃至整个芸香科植物提供了研究机会。本研究通过对柚子基因组结构分析,鉴定柚子基因组中存在的由多倍化产生的重复基因,构建了葡萄基因组和柚子基因组之间与多倍化、物种分化相关联的同源共线性基因列表,为柚子基因组进化和基因功能演化提供了重要的比较基因组学数据资源;通过与外类群葡萄保留的同源染色体区域进行比较,发现柚子基因组在多倍化之后发生了大量的片段化重组;利用葡萄基因组保留有较完整的染色体结构相对于真双子叶六倍体(ECH),结合葡萄和柚子基因组之间的同源关系,推断出柚子祖先基因组结构。本研究对理解柚子基因组乃至柑橘植物基因组以及其进化提供了重要的比较基因组学的基础。     

长穗偃麦草LBD基因家族的鉴定与进化分析

为深入研究长穗偃麦草LBD基因家族中基因的结构与功能以及小麦与其近缘属的进化关系,以长穗偃麦草LBD（Lateral organ boundaries domain）基因家族为研究对象,生物信息学分析发现该基因家族含有32个成员,根据其结构域特征,可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两个亚家族,Class Ⅰ又可分为Ⅰ_A、Ⅰ_B、Ⅰ_C、Ⅰ_D和Ⅰ_E,Class Ⅱ可分为Ⅱ_A和Ⅱ_B;该基因家族的结构域、基因结构相对保守,不同成员之间具有相似的蛋白二级和三级结构。对32个基因的上游序列预测,发现基因上游序列中含有光响应、多种激素、逆境响应等顺式作用元件,说明LBD基因的表达受到光、激素、逆境等多种因素的诱导。与普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦、粗山羊草、大麦进行共线性分析发现,Tel-2E-LBD2、Tel-3E-LBD4、Tel-4E-LBD1和Tel-4E-LBD6为长穗偃麦草特有的LBD基因,而其他28个LBD基因在进化中具有高度的保守性;在普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦和大麦基因组中均发现第1、3部分同源群染色体上存在染色体间的片段重复;普通小麦、圆锥小麦和乌拉尔图小麦的A基因组中第4、5部分同源群染色体均有易位现象,同时,乌拉尔图小麦4A染色体上存在染色体内片段重复而在普通小麦和圆锥小麦的A基因组上发现第4部分同源群染色体内易位与倒位。     

宁夏束颈蝗Cytb基因的Numt分析

核线粒体假基因Numt（Nuclear Mitochondrial pseudogene）的存在具有重大的进化意义,它为基因组进化和基因组间相互作用的动态研究打开了一个窗口。假基因是基因组上与编码基因序列非常相似的非功能性基因组DNA拷贝,一般情况都不被转录,且没有明确生理意义。Numts由于处于不同的突变压力下,与真正的线粒体序列相比具不同的进化模式,其进化速率比线粒体同源基因要慢的多,类似分子化石,在核苷酸序列上更接近现存mtDNA的祖先状态。本研究在前几年研究的基础上,通过PCR技术,旨在发现宁夏束颈蝗核基因组中所存在的线粒体Cytb基因的假基因（Numt）。通过对PCR产物的检测,推断宁夏束颈蝗存在Numt,在对目标片断进行测序并利用GeneBank的BLASTn序列比对后确定序列特征,进一步确定Numt的实验正在规化进行中。预期本研究的结果将为Numts来源和机制,基因组进化和基因组间相互作用、系统进化、横向基因转移和核序列突变等研究提供实验基础。     

泡桐WPR基因家族鉴定及其对丛枝植原体的响应

为研究WPR基因家族在泡桐丛枝病叶片黄化中的作用,在泡桐全基因组水平上,采用生物信息学方法对WPR基因家族成员进行鉴定、进化分析、染色体定位、共线性、基因结构、蛋白性质、顺式作用元件和表达量的研究.结果表明,白花泡桐基因组中共存在16个WPR基因,分布在9条染色体上,其中,12个基因具有种内共线性,9个基因与拟南芥具有...     

小麦Dof转录因子家族全基因组鉴定和表达分析

利用生物信息学方法对小麦Dof转录因子家族进行全基因组鉴定,并对其保守结构域、系统进化关系、共线性和表达模式进行分析,以期为小麦Dof转录因子的功能研究奠定基础。结果表明,在小麦基因组水平上共鉴定到86个Dof基因,它们在小麦染色体上不均等分布,A、B、D染色体组中分别含有30、29、27个Dof转录因子;小麦Dof转录因子可被分成A、B、C1、C2、C3、D1、D2七个亚组,其中亚组D1是最大的一个亚组,含有29个Dof转录因子;多序列比对结果显示,所有的Dof转录因子都包含有一个C-X_2-C-X_(21)-CX_2-C保守基序;共线性结果表明,有23个Dof基因组成了29对共线性基因对,暗示Dof基因在进化过程中发生了复制;表达模式分析表明,Dof基因在不同生长发育时期的组织和胁迫条件下均存在差异表达,说明Dof基因广泛参与小麦生长发育,且在响应生物和非生物胁迫中可能发挥重要作用。     

葡萄7个重要花发育相关基因序列特征的分析

根据Genbank上发表的7个葡萄花发育相关基因(VvAG、VvAP3、VvFLC、VvFT、VvSOC1、VvAP1、VvFUL)的序列信息,设计了7对特异引物,并采用PCR方法对‘香悦’葡萄中的同源基因进行了扩增,将获得的各基因片段克隆至pMD18-T载体后转化E.coliDH5α,经PCR鉴定后进行了序列测定。将得到的7个基因的编码框序列及推导出的氨基酸序列与Gen-Bank中公布的相应序列进行同源性比较,并构建系统进化树。从本研究发现不同葡萄品种的花发育基因存在核苷酸与氨基酸序列上的差异,表现在某些碱基发生转换与颠换以及氨基酸类型的变化。分析与多种植物同源基因的进化关系表明,7个葡萄花发育相关基因分别与不同树种的同源基因表现出较高的相似性,在进化上具有一定的随机性。