大豆基因组研究进展

具有高油、高蛋白特点的大豆(Glycine max(L.)Merr)是世界上主要农作物之一,广泛用作人类的食物、动物的饲料和生物能源。2010年1月,大豆基因组测序完成并公布,使得大豆基因组研究有了突飞猛进的发展。大豆基因组大小约1.1Gb,基因组测序覆盖率达85%以上,依赖于基因组数据,共从中预测出46,430个高置信蛋白质编码基因,其中12.2%为转录因子基因,且78%的基因具有多个拷贝,由此推断其分别在5,900万年和1,300万年前经历了两次大规模的复制和重组。     

中国牛种布鲁氏菌疫苗株A19 SNP位点的研究

为鉴别我国牛种布鲁氏菌疫苗株A19与野生菌株,运用生物信息学方法结合基因测序,对疫苗株A19基因组单核苷酸多态性(SNP)位点分析筛选,选取其中部分SNP位点,通过与布鲁氏菌常见种、生物型标准参考菌株和疫苗株基因组SNP位置核苷酸测序比较,验证SNP位点的A19特异性。结果表明,共筛选获得A19基因组29个SNP位点,验证ClpX G825-C825、LysR A605-C605、Omp2b G503-A503这3个SNP位点为A19(或S19)特异,揭示了A19基因组SNP位点分布情况,为疫苗株A19与野生菌株鉴别提供了分子依据。     

石岐鸽mtDNA Cytb基因遗传多样性分析

为探究石岐鸽的遗传多样性和母系起源，研究对60只石岐鸽线粒体DNA(Mitochondrial genome,mtDNA)细胞色素b(Cytochrome b,Cytb)基因进行PCR扩增和测序，并结合GenBank中鸽Cytb基因序列进行系统发育分析。结果显示：石岐鸽mtDNA Cytb基因序列全长为1 143 bp，碱基T、C、A和G的平均比例分别为24.57%、35.79%、27.36%和12.28%；单倍型多样性为0.782±0.029，核苷酸多样性为0.001 69±0.000 04，平均核苷酸差异为1.927；共发现11个变异位点，其中8个为单一变异位点，3个为简约信息位点，基于变异位点定义了8种单倍型；石岐鸽和原鸽分为A和B两个分支，石岐鸽只分布于A分支。研究表明石岐鸽具有较高的线粒体遗传多样性，母系来源单一。     

东北地理所等在大豆基因组解析研究中获进展

中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员冯献忠课题组等选择1份东北野生大豆、7份我国代表性栽培种,结合平均50×的三代测序和Hi-C测序,组装了高质量大豆参考基因组.组装的8个大豆基因组大小范围为986.1-1001.3Mb, Contig N50=1.4-6.1Mb,BUSCO完整性评估为96.7％-97.3％;结合同源注释、从头注释、转录组辅助注释,在8个大豆中注释得到57286-58392个基因.     

渤海黑牛mtDNA cytb基因遗传多样性及亲缘关系分析

为了了解无棣华兴渤海黑牛原种场渤海黑牛种公牛的遗传多样性水平,确定个体之间的亲缘关系,对无棣华兴渤海黑牛原种场15头渤海黑牛种公牛的细胞色素b基因(Cytb)全序列的测序和分析,发现Cytb基因全长1140bp,共检测到了10种单倍型、34个核苷酸的多态位点,包括15个单变异位点和19个简约信息位点,无插入和缺失。单倍型多样度(Hd)为0.914,核苷酸多样度(Pi)为0.01014,表明渤海黑牛具有丰富的遗传多样性。NJ系统发育树构建的结果表明15头渤海黑牛聚为两大类。     

广东桑(Morus atropurpurea)叶绿体基因组高通量测序及结构分析

叶绿体基因组的结构和组成较为保守且其序列片段的变异速率适中,适合用于研究植物的系统进化。以我国主要栽培桑种广东桑(Morus atropurpurea)的品种一串红为实验材料,利用Illumina高通量测序平台进行广东桑叶绿体全基因组测序,分析基因组结构,并且与已报道近缘物种的叶绿体基因组进行比较。广东桑叶绿体基因组长159 113 bp,2个反向重复区(IRa和IRb)长度均为25 707 bp,被大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)分隔开,LSC和SSC大小分别为87 824 bp、19 875bp;叶绿体基因组共有130个基因,包含85个蛋白质的编码基因、37个t RNA基因和8个r RNA基因,其中含有内含子的基因数量是24个,有22个基因只含有1个内含子,2个基因(ycf3和clp P)含有2个内含子。广东桑叶绿体基因组的基因数目、种类以及CG含量与其它桑属植物的叶绿体基因组类似。通过生物信息学分析在广东桑叶绿体基因组得到83个简单重复序列(SSR)位点,单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和五核苷酸重复基序的数量分别是60、8、3、10、2个,未发现六核苷酸重复序列,大多数位点都偏向A或T组成。用MEGA 6.0软件通过最大似然法和邻近法基于叶绿体全基因组序列对包括4个桑种在内的14个物种进行聚类分析,其中广东桑和蒙桑(Morus mongolica)聚在一起,印度桑(Morus indica)和川桑(Morus notabilis)聚在一起。研究结果对于叶绿体基因组工程研究以及桑属种间的分子标记开发和优良品种培育具有一定参考价值。     

中国牛种布鲁菌弱毒疫苗株A19 SNP位点的研究

为鉴别我国牛种布鲁菌弱毒疫苗株A19与野生菌株,运用生物信息学方法结合基因测序,对疫苗株A19基因组SNP位点分析筛选,选取其中部分SNP位点,通过与布鲁菌常见种、生物型标准参考菌株和弱毒疫苗株基因组SNP位置核苷酸测序比较,验证SNP位点的A19特异性。结果表明,共筛选获得A19基因组29个SNP位点,验证ClpX G825-C825、LysR A605-C605、Omp2b G503-A503这3个SNP位点为A19（或S19）特异,揭示了A19基因组SNP位点分布情况,为疫苗株 A19与野生菌株鉴别提供了分子依据。     

麻鸭α干扰素基因的克隆与序列分析

根据GenBank文献，应用Oligo6．0分析软件设计合成了用于扩增鸭Ⅰ型干扰素（α—IFN）基因的2对引物。以麻鸭肝脏提取的基因组DNA为模板，采用Nest—PCR方法扩增获得了约600bp片段，经T载体克隆和测序分析证实，是麻鸭Ⅰ型干扰素基因（SDIFN—α）。生物信息学分析表明，SDIFN—α的开放阅读框架（ORF）由576个核苷酸所组成，预测蛋白质相对分子质量为21640，编码191个氨基酸。其中前28个氨基酸可能是信号肽部分，切割位点在28号氨基酸A和29号氨基酸S之间，序列中无内含子。成熟的多肽中含8个半胱氨酸和2个糖基化位点，2个蛋白激酶C磷酸化位点（protein kinase C phosphorylation site）和2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点（casein kinase Ⅱ phosphorylation site）。SDIFN—α与鸭α—IFN基因核苷酸同源性为99．3％。有4个碱基的差异；与北京鸭α—IFN基因的核苷酸同源性为99．1％，氨基酸同源性为98．96％；与鸡α—IFN的核苷酸同源性为71．8％。与鹅、狗、牛、马和人的α—IFN基因的核苷酸同源性分别为96．0％、45．8％、45．5％、44．6％和41．7％。遗传进化分析结果表明，IFN—α的这些同源性与其动物分类地位相一致。     

甜高粱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

本研究采用高通量测序技术对甜高粱叶绿体基因组进行测序，对组装和注释后的叶绿体基因组进行结构、基因组成及密码子偏好性分析。结果表明，甜高粱(Sorghum bicolor)叶绿体基因组长度为140 644 bp,编码86个CDS基因、38个tRNA基因和8个rRNA基因，检测到31个SSR位点和42个Long repeat序列。甜高粱及其14个近缘种的叶绿体基因组变化不大，IR区边界未发生明显的收缩与扩张。甜高粱叶绿体基因组密码子偏好以A,U结尾，其密码子使用偏性很大程度上受自然选择的影响，而受突变压力的影响小。甜高粱叶绿体基因组的最优密码子14个(ACU,UAG,CCU,CUA,GCU,AGU,GAU,UUA,CGU,GAA,GUU,UCA,CAU,UGU)。甜高粱与高粱Sorghum bicolor MT333845(产地：韩国，栽培种Donganme)、MT333848(产地：韩国，栽培种Sodam Chal)、MT459453(产地：韩国，栽培种ATx623)亲缘关系较近。研究结果将为完善高粱属植物分子育种技术和探究高粱属植物系统发育提供参考。     

基于mtDNA Cytb基因的马可·波罗盘羊遗传多样性与起源进化分析

为进一步明确马可·波罗盘羊(Ovis ammon polii)与家养绵羊的遗传进化关系,本试验提取20只马可·波罗盘羊的基因组DNA,并对其线粒体DNA(mtDNA)细胞色素b(Cytb)基因进行PCR扩增,下载GenBank中野生绵羊和家养绵羊的mtDNA Cytb基因序列,利用邻接法(Neighbor-Joining, NJ)构建系统发育树,以阐明野生绵羊和家养绵羊遗传多样水平与起源进化关系。结果显示,马可·波罗盘羊mtDNA Cytb基因全长1 140 bp,富含A、T碱基,含量为58.3%,存在10个单倍型,平均单倍型多样性(Hd)为0.884;存在122个SNPs位点,占核苷酸总数的2.35%,其中单一多态位点2个,简约信息位点120个,均为两碱基突变,转换发生的频率远远高于颠换;平均核苷酸多样性(pi)为0.02090;平均核苷酸差异性(K)为23.826,表明马可·波罗盘羊mtDNA Cytb区单倍型和核苷酸遗传多样性丰富。系统发育分析显示,野生绵羊分为明显的三支,其中马可·波罗盘羊单独形成一支,且与盘羊西藏亚种遗传距离最近,与天山盘羊、蒙古盘羊遗传距离最远,而家养绵羊与摩弗仑羊亲缘关系较近,与盘羊亲缘关系较远。以上结果表明盘羊对家养绵羊起源进化贡献较低,支持摩弗仑羊可能是家养绵羊野生祖先的观点。     

华坪乌骨鸡mtDNA D-loop遗传多样性分析

为了阐明华坪乌骨鸡群体遗传背景信息,采用PCR产物直接测序技术对36只华坪乌骨鸡样品的线粒体DNA控制区高变区Ⅰ(长520 bp)进行了测序和序列分析。结果:在所检测华坪乌骨鸡序列中,碱基T、C、A和G平均含量分别为30.1%、29.8%、27.4%和12.6%;共检测到31个核苷酸多态位点,占检测核苷酸位点总数的5.96%,其中22个为简约信息位点,9个为单一信息位点。在该群体中共检测到12种单倍型,单倍型多样度(H)为(0.867±0.038),核苷酸多样度(π值)为(0.01547±0.00085),群体内遗传距离和序列间平均核苷酸差异数分别为(0.016±0.004)和8.044。系统发育分析显示,华坪乌骨鸡包含A、B、C、E、F和G等6个mtDNA世系。结果揭示华坪乌骨鸡群体内遗传变异较丰富,在遗传组成上具有6个母系血统来源。     

环境因子对中国柽柳遗传变异的影响

分别以核糖体DNA(nuclear ribosomal DNA, nrDNA)的内转录间隔区(internal transcribed spacer regions, ITS)和两条叶绿体DNA(chloroplast DNA, cpDNA)片段—trnL-trnF, rps16为分子标记,研究了20个自然分布的中国柽柳群体遗传变异与环境因子和地理距离间的相关性。结果表明:ITS序列(616 bp)中共发现了10个多态位点,定义了11种单倍型;总核苷酸多样性和总单倍型多样性分别为2.170和0.814。两个cpDNA分子标记片段的拼接序列(1542 bp)中共发现了14个多态位点,定义了16种单倍型,总核苷酸多样性和总单倍型多样性分别为0.500和0.586。ITS遗传多样性与地理、气候和土壤因子间相关性分析显示:海拔、温度和经度是影响中国柽柳群体遗传变异的主要因素。在低海拔、温暖和靠海近的湿润东部群体,ITS遗传多样性较高。而cpDNA的遗传变异与各种环境因子间没有显著的相关性。Mantel检测发现中国柽柳ITS的遗传变异与地理距离显著正相关,而cpDNA的遗传变异没有显著的地理渐变趋势,该结果进一步揭示了中国柽柳强大的种子流在降低群体间遗传分化上发挥了重要作用。     

猪源副黏病毒JL-1株全基因获得及遗传变异分析

利用本实验室分离保存的猪源副黏病毒JL-1株来提取病毒基因组RNA.参考GenBank发表的相关禽副粘病毒Ⅰ型(Avian paramyxovirus serotype 1,APMV-1)基因组序列,设计了8对特异性引物,RT-PCR法分别特异性的扩增出病毒各基因片段,并将各目的基因片段回收纯化,将纯化后的PCR产物进行测序.测定结果得到NP、P、M、F、HN、La、Lb、Lc 8段基因序列,利用DNAMAN软件进行拼接得到基因组全长cDNA序列(GenBank登录号:EU546165).序列分析结果表明,PPMV JL-1株与各地代表株核苷酸同源性87.85%～99.78%,与鹅源新城疫(GPMV)ZJ-1、NA-1株核苷酸同源性分别为83.31%、83.46%,同时根据各毒株F基因开放阅读框前389个核苷酸序列绘制出系统发育进化树,结果表明PPMV JL-1株与LaSota同属于基因Ⅱ型,不同于基因Ⅶ型的ZJ-1和NA-1株的鹅源毒株.     

苜蓿多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白2(MsPGIP2)基因多态性分析

本研究旨在分离苜蓿多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白2（MsPGIP2）基因的基因组序列全长,分析序列变异。首先采用引物热不对称PCR的基因组DNA步移法分离其基因组序列全长,然后通过克隆测序分析了MsPGIP2基因在3个苜蓿品种（‘润布勒’、‘苏普斯坦’与‘公农1号’）中的多态性。结果显示,MsPGIP2基因的基因组DNA序列全长1 126 bp,可分为信号肽、内含子和LRR区3部分。MsPGIP2基因的基因组序列中共有46个变异位点（频率>0.02）。在信号肽区,没有变异位点;在内含子区,有5个SNP位点和2个InDel变异位点;而在LRR区,共发现了39个SNP位点,其中非同义突变占61.5%。在3个苜蓿品种中共发现了15个等位基因（即单倍型）,通过对LRR区核苷酸的系统发育分析将他们分成3类。结论认为,MsPGIP2基因具有较大的变异,各等位基因间发生了频繁的重组交换,是一个为适应病原微生物PG的进化而快速进化的基因。     

杂花苜蓿叶绿体基因组特征及系统发育分析

本研究以‘草原3号’杂花苜蓿(Medicago varia‘Caoyuan No.3’)为材料，采用第二代高通量测序技术，对叶绿体基因组序列进行分析、组装及注释，以探究杂花苜蓿在系统发育中的位置及在分子水平上与其近缘物种的关系。结果表明：杂花苜蓿绿体基因组全长125 317 bp,为典型四分体结构，不存在IR区缺失的情况，GC含量为33.87%。叶绿体基因组共编码106个基因，其中蛋白质编码基因54个，涉及36 498个密码子。3种不同类型的88个SSR位点分布不均衡，在LSC,SSC,IR区域的SSR数量各自为79,7和2个。对苜蓿属7个植物进行共线性分析发现其重排现象严重。系统发育分析发现杂花苜蓿与紫花苜蓿的亲缘关系最近。本研究可为苜蓿属植物遗传变异、特异基因挖掘以及品种选育改良等研究提供参考。     

鹅副粘病毒F基因的克隆及遗传变异分析

以鹅副粘病毒LN-7-02株基因组RNA为模板,用RT-PCR方法扩增出F基因片段,并克隆至T载体.经质粒PCR及酶切鉴定后,对阳性克隆进行测序.测序后拼接得到F基因上游539bp核苷酸序列,并推导出ATG后1～374bp氨基酸序列.序列分析表明,LN-7-02株F蛋白裂解位点区的氨基酸组成为112R-R-Q-K-R-F117,与禽Ⅰ型副粘病毒(APMV-1)强毒株特征相符.将LN-7-02与AMPV-1株CH2000、F48E9和LaSota进行同源性比较,结果LN-7-02与CH2000、F48E9和LaSota的同源性分别为91.8%、86%和84%,表明该毒株相对于经典的AP-MV-1在F基因上已发生了较大变异.根据国内外70株APMV-1的F基因核苷酸序列绘制系统发育进化树,结果疫苗株Lasota属于基因Ⅱ型,经典株F48E9属于我国特有的基因Ⅸ型,而LN-7-02株与鹅副粘病毒JS-9-01、ZJ-100和GD-QY97同属于APMV-1基因Ⅶ型.     

我国新出现的基因Ⅻ型新城疫病毒(NDV)的基因组特性

为了解我国新出现的基因Ⅻ型新城疫病毒(NDV)的分子特性,分析其基因组遗传演化特征,对2010―2012年我国首次分离到的3株基因Ⅻ型新城疫代表株进行基因组测序和生物信息学分析。结果显示,3株病毒F蛋白裂解位点相同为112 RRQKR/F117,符合强毒株特征。病毒基因组长度均为15 192nt,与早期基因型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型)毒株相比,其在NP基因5′端非编码区有6个核苷酸插入。3株病毒在F蛋白信号肽、七肽重复区和跨膜区,以及HN蛋白跨膜区、中和抗原表位等功能区有多处氨基酸变异。病毒基因组遗传进化分析结果显示,3株病毒均属于基因Ⅻ型,但与南美地区分离株不同(基因Ⅻa亚型),我国分离株为基因Ⅻb亚型。     

温岭高峰牛线粒体DNA全基因组遗传多样性分析

[目的]通过测定温岭高峰牛线粒体DNA全基因组序列以分析温岭高峰牛的母系起源及遗传多样性。[方法]采用DNA提取、测序及生物信息学方法。[结果]通过对19头温岭高峰牛线粒体DNA全基因组序列分析,共发现263个变异位点,定义9种单倍型,单倍型多样度(Hd±SD)为0.778±0.096,核苷酸多样度(Pi±SD)为0.0017±0.0014,表明温岭高峰牛的遗传多样性较低。构建的NJ系统发育树和单倍型进化网络图表明温岭高峰牛有普通牛和瘤牛2种母系起源。[结论]温岭高峰牛线粒体DNA基因组的遗传多样性较低,有瘤牛和普通牛两个母系起源,但主要受瘤牛的影响。     

苏姜猪mtDNA D-loop序列的遗传多样性分析

【目的】通过对苏姜猪线粒体DNA(mtDNA) D-loop高变区Ⅰ的序列扩增测序,探究苏姜猪种群的种质资源特性和遗传多样性。【方法】采集苏姜猪核心群100头经产母猪耳组织,提取DNA后扩增苏姜猪核心群母猪mtDNA D-loop高变区Ⅰ的基因片段并测序,运用NCBI在线BLAST对测序序列与参考序列进行比对、校正并寻找同源序列,确定mtDNA D-loop高变区Ⅰ序列的长度和位置;使用DnaSP v.5.10.1软件统计获得群体中核苷酸多态位点和变异位点数量,分析单倍型多样度(Hd)、核苷酸多样性(Pi)、平均核苷酸差异度(K)等参数;使用Mega 7.0软件对不同单倍型进行基于Kimura’s 2-prarmetermodel的遗传距离计算,采用邻接法(Neighbor-Joining, NJ)对苏姜猪的4个单倍型、17个中国地方猪种、欧洲家猪(登录号：AF034253.1)的mtDNA D-loop高变区Ⅰ序列构建系统发育树。【结果】对100头苏姜猪的mtDNA D-loop序列高变区Ⅰ进行扩增测序,获得长度为429 bp的有效序列,获得的序列中,AT含量为63.1%,GC含量为...     

蒙古牛线粒体DNA全基因组遗传多样性与起源研究

［目的］通过对蒙古牛线粒体DNA(mtDNA)的基因组进行测序,探究蒙古牛的mtDNA基因组遗传多样性与母系起源。［方法］采用DNA提取、三代测序及生物信息学方法。［结果］在36头蒙古牛mtDNA全基因组序列中,共检测到22种不同的单倍型,平均单倍型多样度(Hd)为0.970,平均核苷酸多样度(Pi)为0.00845,表明蒙古牛有丰富的母系遗传多样性。构建的IQ系统发育树发现,蒙古牛具有瘤牛和普通牛两个母系支系。［结论］蒙古牛有丰富的母系遗传多样性,拥有普通牛和瘤牛两个母系起源,以普通牛起源为主。