长臂虾科线粒体基因组特征分析及分子标记探讨

通过常规PCR和长PCR扩增获得脊尾白虾的线粒体DNA,采用鸟枪法测序、序列组装获得脊尾白虾的线粒体基因组全序列.结合罗氏沼虾和沼虾的线粒体基因组,分析了长臂虾线粒体基因组的基本特征、基因排列、蛋白质编码基因和基因变异程度等.与泛甲壳动物线粒体基因组的原始排列相比,2个沼虾的线粒体基因组的基因排列完全一致;而脊尾白虾线粒体基因组却存在2个tRNA基因的易位.长臂虾科线粒体基因组主编码基因的变异特征分析揭示了coxl基因多态位点的比例最低,仅为25.5%;而3个基因(nad2、nad4和nad5)不仅多态位点的比例较高,而且基因的长度较长,从而拥有最丰富的多态位点.因此,nad2、nad4和nad5基因可以作为分子标记,用于分析长臂虾不同群体之间的遗传多样性,为长臂虾生物多样性的保护及合理利用其生物资源提供更多保障.     

短尾派线粒体基因组特征及基因差异位点分析

分析了短尾派14个物种线粒体基因组全序列,初步揭示了短尾派线粒体基因组的基本特征。短尾派线粒体基因组的基因排列与泛甲壳动物线粒体基因组相比,发生了大规模的基因重排;然而,trnH基因的易位是短尾派14个物种所共有的,从而可以视作短尾派线粒体基因组的一个共同衍征。绒螯蟹属和青蟹属所有13个线粒体蛋白质编码基因的Ka/Ks比值均远远低于1,显示出很强的纯化(负)选择。从线粒体基因组13个蛋白质编码基因和2个核糖体RNA基因的差异位点分析可以看出,在短尾派和青蟹属群体遗传学的研究中,nad5、nad4和nad2基因可以作为coxl基因辅助的分子标记;而在绒螯蟹属群体遗传学的研究中,nad5和nad4基因可以作为coxl基因辅助的分子标记。     

对虾科线粒体基因组特征及基因差异位点分析

通过长PCR扩增获得凡纳滨对虾和中国明对虾的线粒体DNA,进而采用步移测序、序列拼接获得2个对虾类线粒体基因组的全序列.结合斑节对虾、日本囊对虾、细角滨对虾和加州美对虾的线粒体基因组,初步揭示了对虾科线粒体基因组的基本特征.6个对虾类线粒体基因组的基因排列与泛甲壳动物线粒体基因组的原始排列完全一致.对虾类线粒体基因组所有的主编码基因中,变异程度最高的是nad2和nad6基因.因此,nad2和nad6基因可以作为coxl基因辅助的分子标记,为对虾类生物多样性的保护及对虾类生物资源合理、高效利用等诸多方面提供参考.     

10种软骨鱼线粒体基因组特征分析

综合分析了软骨鱼10个物种的线粒体基因组全序列,全面揭示软骨鱼线粒体基因组的基本特征、蛋白质编码基因和差异位点等.软骨鱼10个物种线粒体基因组均编码后生动物标准的37个基因,而且其基因排列完全相同.真鲨目和鳐形目线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的Ka/Ks比值都远远低于1(0.019 1～0.156 4),显示出较强的纯化(负)选择.基于线粒体基因组构建的系统发育树结果显示,软骨鱼纲分为两支:全头亚纲和板鳃亚纲.在板鳃亚纲内部,鳐形目和鲼形目聚为一支;真鲨目、鼠鲨目、须鲨目、虎鲨目和角鲨目聚为一支,其亲缘关系为:{[(真鲨目+鼠鲨目)+须鲨目)]+虎鲨目}+角鲨目.软骨鱼线粒体基因组差异位点分析表明,在软骨鱼群体遗传的研究中,had5和nad4基因是理想的分子标记,可以作为coxl基因辅助的分子标记,用于分析软骨鱼不同群体之间的遗传多样性,为其生物多样性的保护及合理利用其生物资源提供更多保障.     

海胆纲线粒体基因组特征及基因差异位点分析

研究了海胆纲6个线粒体基因组均编码后生动物标准的37个基因。6个海胆线粒体基因组的基因排列完全相同。海胆纲和球海胆属线粒体基因组13个蛋白质编码基因和2个核糖体RNA基因的差异位点分析表明,差异位点数最多的基因为nad5基因,其次为nad4基因和cox1基因。因此,在海胆纲和球海胆群体遗传学的研究中,nad5、nad4和cox1基因是理想的分子标记,用于分析海胆内部不同群体之间的遗传多样性。     

仿刺参线粒体全基因组序列结构及比较研究

利用已构建的仿刺参cDNA文库得到的线粒体DNA(mtDNA)相关基因序列设计扩增引物,测定了大连仿刺参线粒体基因组全序列,并对其进行了基因构成和进化分析。仿刺参线粒体基因组序列长16 109bp,其基因构成与其他后口动物基本一致,包括37个基因(2个rRNA基因、22个tRNA基因和13个蛋白质编码基因)和3个主要的非编码区。在其37个基因中,ND6、tRNASer(AGN)、tRNAGln、tRNAAla、tRNAVal、TrnaAsp位于L链上,其余均位于H链上。在13个蛋白质编码基因中,除ND1的起始密码子为GTG外,其余均以ATG作为起始密码子;除Cytb以"T"作为终止密码子外,其他蛋白质基因均具有完全的终止密码子,且在已知的棘皮动物线粒体蛋白质基因中,部分基因的起始和终止密码子表现出一定的纲内特异性。比较分析了大连、青岛、威海仿刺参线粒体基因组,三者的基因组成和排列相同,碱基组成相近,蛋白质编码基因的起始和终止密码子完全一致,但存在核苷酸和氨基酸序列的差异。三者的控制区序列存在多个插入/缺失和SNP位点。根据COI、Cytb和ND4计算了三者之间的遗传距离为0.006～0.018,遗传距离分析和系统进化关系分析都显示青岛仿刺参和威海仿刺参的关系较大连仿刺参更近。     

4种海参16SrRNA和COI基因片段序列比较及系统学研究

采用PCR技术对来自山东荣成、长岛、俄罗斯和日本的刺参(Apostichopus japonicus),来自澳大利亚的黄乳海参(Holothuria fuscogilva),来自冰岛的北大西洋瓜参(Cucumaria frondosa)和来自福建的二色桌片参(Mensamaria interce-dens)的16SrRNA和COI基因片段进行了扩增和测序,分别得到了长度约为500bp和540bp的片段。通过统计变异位点、平均核苷酸差异数和核苷酸多样性指数进行基因序列变异分析。结果表明,根据16SrRNA、COI基因片段进行刺参种内差异比较时,长岛和荣成刺参序列差异最小,和日本刺参序列差异最大;刺参和其他科3种海参种间的序列差异远远高于刺参种内差异。从GenBank中选取7条海参序列与本研究所测序列一同构建了NJ和ME系统树。根据2种基因片段的系统学分析均表明,刺参属和拟刺参属亲缘关系很近,可能有共同的起源。而海参科未与同属于楯手目(Aspidochirolida)的刺参科聚类,而与枝手目瓜参科和沙子鸡科聚为一支,与形态学的分类不一致。     

引入养殖俄罗斯红参线粒体全序列结构与分析

本研究通过高通量测序技术对引入养殖的俄罗斯红参(Apostichopus japonicus)线粒体全基因组进行随机测序并分析，结果显示，俄罗斯红参线粒体基因组全长为16111 bp，共含有37个基因，包括22个tRNA、2个rRNA (l-rRNA和s-rRNA)和13个蛋白编码基因。全序列共存在24处基因间隔和5处基因重叠区。蛋白编码基因与全序列的碱基使用均表现出A、T偏倚。13个蛋白编码基因的密码子完整，除ND1以GTG为起始密码子外，其他均以ATN为起始密码子；终止密码子都是完整密码子，除ND2与ND4的终止密码子分别为TTG与TAG外，其他终止密码子以TAA为主；氨基酸频率最高为丝氨酸Ser(S)，其次为亮氨酸Leu(L)。22个tRNA长度范围为66~72 bp，2个基因存在重复，且21个基因能预测其三叶草结构。l-rRNA与s-rRNA的长度与位置不同，对碱基的使用相似。蛋白编码基因的基因排列与海参纲(Holothuroidea)、海胆纲(Echinoidea)排列顺序相同，并与海星纲(Asteroidea)及蛇尾纲(Ophiuroidea)共享基因模块。BLAST分析表明，俄罗斯红参与仿刺参(Apostichopus japonicus)同源性最高。不同海参遗传距离分析发现，俄罗斯红参与3个海域仿刺参最为接近。基于最大似然法分别根据氨基酸与核苷酸序列构建的系统发生树显示，基于核苷酸序列的建树结果更符合亲缘关系较近的海参种类间的分析。引入养殖俄罗斯红参线粒体全序列结构与分析可为后续俄罗斯红参的遗传研究及种质应用提供支持。     

磷虾类线粒体基因组的特征和基因排列比较

利用长PCR扩增获得太平洋磷虾的线粒体DNA,结合鸟枪法和引物步移法测定太平洋磷虾的线粒体基因组。结果表明,太平洋磷虾线粒体基因组全长为16898bp,在最大非编码区中存在一个串联重复区域(4.7×154bp)。在15个主编码基因中,变异位点数最多的是nad5基因(319～321个),其次为nad4基因(284～285个)和cox1基因(232～233个)。因此,nad5基因和nad4基因可以作为候选的分子标记,用于分析磷虾类不同的物种和群体之间的生物多样性。对比泛甲壳动物的原始排列,太平洋磷虾和南极磷虾线粒体基因组共享3个转运RNA基因(tRNALeu(CUN)、tRNALeu(UUR)和tRNATrp)的易位。与太平洋磷虾线粒体基因组相比,南极磷虾线粒体基因组存在1个转运RNA基因(tRNAAsn)的重复和1个转运RNA基因(tRNAIle)的易位。太平洋磷虾和南极磷虾之间的基因排列并不完全一致,说明在磷虾类内部线粒体基因组的基因排列顺序并不保守。     

星虫动物线粒体基因组全序列的基因排列和特征比较

综合利用通用引物PCR和长PCR扩增,获得可口革囊星虫的线粒体DNA,结合鸟枪法和引物步移法获得可口革囊星虫的线粒体基因组。比较可口革囊星虫与方格星虫线粒体基因组,所有的37个基因均在同一条链上编码。2个星虫动物线粒体基因组蛋白质编码基因的起始、终止密码子及氨基酸长度存在差异。2个星虫动物的线粒体基因组,存在6个保守的基因区块:(1)nad6-cob-P-S2-C-M,(2)I-K-nad3-F,(3)nad4L-nad4-L2,(4)nad1-W-atp6,(5)nad5-S1及(6)nad2-cox1。去除转运RNA而仅比较蛋白质编码基因和核糖体RNA,则2个星虫动物线粒体基因组主编码基因的基因排列完全一致,均为:cox1-cox2-atp8-cox3-nad6-cob-srRNA-lrRNA-nad3-nad4L-nad4-nad1-atp6-nad5-nad2。星虫动物、环节动物和螠虫动物线粒体基因组共有5个保守区块:(1)cox1-cox2-atp8,(2)nad4L-nad4,(3)srRNA-lrRNA,(4)cox3-nad6-cob,(5)atp6-nad5。在15个主编码基因中,nad5基因和nad4基因变异位点数最多,因此可作为备选的分子标记,用于分析星虫动物不同物种和群体之间的生物多样性。