甘薯近缘种Ipomoea cordatotriloba基因组大小测定及高通量调查测序

利用流式细胞术,以大豆Williams 82为内参,对甘薯近缘野生种Ipomoea cordatotriloba进行基因组大小测定,结合染色体压片技术进行倍性鉴定,并利用二代高通量测序技术对测定结果进行验证。结果表明:利用流式细胞术测得I. cordatotriloba基因组大小为(539.69±13.76)Mb;染色体压片结果显示其染色体数目为30条,由于其基数x=15,从而获知I. cordatotriloba为二倍体;经K-mer计算并修正后得出的C值为560.70 Mb,与流式细胞分析结果相近;同时,测序结果显示其基因组杂合率为0.40%;重复序列比率为57.93%;GC含量为38.10%。以上结果为此物种全基因组精细图谱绘制打下基础,同时为甘薯近缘野生种的利用提供参考。     

花生基因组资源的开发及应用

花生是世界主要的油料作物,但由于花生本身的遗传特性,导致其基因组资源的开发和利用存在较大难度。花生的高度闭花授粉、初级基因库遗传基础狭窄以及栽培种与二倍体近缘野生种之间的杂交不亲和性,导致花生栽培种的分子遗传多样性偏低,成为花生分子遗传改良的主要瓶颈。然而,近五年来,花生基因组资源开发迅速,分子标记的开发、遗传和物理图谱的构建、表达序列标签（ESTs）的产生、突变体资源的创建和功能基因组学平台的构建促进了QTL的鉴定以及与农艺性状相关的耐/抗生物和非生物胁迫基因的挖掘。本文概述了当前花生基因组资源的研究现状,并对下一步的发展方向进行了展望。     

花生WRI1基因家族的全基因组与表达谱分析

花生(Arachis hypogaea L.)是世界范围内重要的油料与经济作物之一。转录因子WRINKLED1(WRI1)在植物油脂生物合成途径中起着重要作用。尽管花生基因组序列已经公布,但国内外尚缺乏对花生中WRI1基因家族的全基因组分析。本研究从二倍体花生野生种和四倍体栽培种的参考基因组中鉴定出20个WRI1转录因子,经分析表明它们均为亲核蛋白,位于细胞核内,二级结构主要由无规卷曲和α-螺旋组成,20个WRI1基因的结构中含有5～8个内含子。系统发育分析表明,花生WRI1基因与其他物种的WRI1成员有密切关系。转录组数据表明种子中WRI1表达高于其他组织,q RT-PCR结果进一步表明WRI1表达随种子成熟水平逐渐增加。本文对花生基因组中WRI1全基因组的鉴定和表达分析,为进一步探讨WRI1基因在种子发育过程中的功能提供了依据。     

利用GBS-cpDNA揭示花生属花生区组内种间亲缘关系

揭示栽培种花生(Arachis hypogaea L.)与同属花生区组野生种之间的亲缘关系可为野生资源引入和遗传资源保存提供重要参考。本研究基于已公布的栽培种花生叶绿体全基因组序列,以11份花生区组的野生种资源和44份不同类型的栽培种花生为研究材料,利用GBS(Genotyping-by Sequencing)测序结果中能够比对到叶绿体全基因组的序列信息,获得了叶绿体基因组上111个SNP位点和10个InDel位点。根据系统演化树以及主成分判别分析结果显示:与栽培种花生关系最近的野生种是A.monticola,较近的是A.duranensis、A.batizocoi、A.paraguariensist和A.hoehnei,较远的野生种包括A.helodes、A.cardenasii、A.villosa、A.stenosperma。花生区组种间亲缘关系的阐明,对花生远缘杂交育种具有重要意义。     

野生种花生钙依赖蛋白激酶基因家族的生物信息学分析

Ca2+是植物中重要的第二信使,几乎介导了植物生长发育的全部反应。钙依赖蛋白激酶(CDPKs)是植物中重要的钙传感蛋白,在植物生命活动中扮演着重要角色。目前2个二倍体野生种花生全基因组序列已经公布,而由2个野生种杂交后形成的异源四倍体栽培种花生的全基因组序列还没有公布,野生种花生CDPKs的生物信息学分析结果可以为栽培种花生CDPKs的研究提供参考。本研究采用生物信息学方法和工具对2个野生种花生CDPKs基因家族的全基因组分布、基因结构、进化和理化性质等进行分析。结果表明:2个野生种花生全基因组均比对到35个CDPKs基因序列,野生种花生与拟南芥CDPKs基因结构类似,蛋白质结构具有典型的蛋白质激酶和EF手型结构域,2个野生种花生与其它物种在进化过程中CDPKs变异较小,可能作为钙传感蛋白在细胞内各个部位和细胞器中行使功能。本研究结果可为栽培种花生的CDPKs结构和功能研究提供参考。     

甘薯近缘野生种Ipomoea Littoralis全基因组Survey分析

Ipomoea littoralis是甘薯的近缘野生种之一,对其全基因组的研究可为甘薯种质资源的创新提供参考,同时为全基因组精细图谱的绘制打下基础。本研究通过二代高通量测序技术（Illumina Hiseq 2500）,测序深度约为60×,经过滤后得到22.45 G数据,结合生物信息学手段估算基因组大小、杂合率、重复序列和GC含量等基因组特征。预估基因组大小经修正后为676.27 Mb。K-mer分析结果得出I. littoralis基因组中重复序列所占比率为60.98%,杂合率为0.81%;初步组装结果,contigs N50为0.684 kb,总读长为0.538 Gb,scaffolds N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb;GC平均深度及含量分布出现分层现象。本研究首次报道I. littoralis的基因组特征信息,为进一步全基因组深度测序提供参考。     

栽培种花生ddGBS测序中酶切组合的选择

花生全基因组水平生物信息的挖掘是研究花生种质遗传资源的前提。基于已公布的两个栽培种花生的祖先二倍体(Arachis duranensis和A.ipaensis)的全基因组序列,根据双酶切GBS(Double digest Genotyping-by Sequencing,ddGBS)测序特点,通过SacⅠ和Mse Ⅰ、PstⅠ和Msp Ⅰ、EcoR Ⅰ和NIaⅢ的电子酶切结果,统计和对比三组酶切片段的均匀度和覆盖度,筛选得到ddGBS测序片段所需的最佳酶切组合EcoR Ⅰ和NIaⅢ,并进一步揭示了其酶切片段在染色体水平及全基因组水平的分布情况,确保该酶切组合在后续基因组信息挖掘中的可行性,为全基因组层水平上遗传资源的揭示奠定基础。     

水稻基因组测序和分析的研究进展

综述了水稻基因组测序的工作进展和水稻基因组信息。至2002年,籼、粳稻两个亚种基因组工作“框架图”的测定及粳稻基因组全长序列的精确测定已相继完成。初步得到了水稻非冗余序列389.81~409.76 Mb;预测水稻基因总数达32 000~56 000个,少于30%的基因被功能分类;基因内GC含量梯度明显;外显子变异少、内含子变化大;籼稻和粳稻的序列差异达22%以上;水稻与其他禾谷类基因之间有广泛的共线性,但与拟南芥的共线性是有限的。基因组测序不仅开辟了基因组学这一生命科学的新兴学科,而且带动了生物信息学、蛋白质组学等一批新兴学科和技术的发展。     

一步法RT-PCR扩增PRSV海南分离物全长基因组cDNA

以植物总RNA提取试剂盒提取的高纯度的总RNA为模板,使用Oligo dT-Adaptor和Random9引物合成了番木瓜环斑病病毒海南分离物(PRSV HN-2)的cDNA第一链,基于已报道的PRSV全长基因组序列,设计合成了一对引物,一步法RT-PCR扩增出PRSV海南分离物全长基因组cDNA。为了验证获得的全长基因组cDNA的正确性,并以扩增出的全长cDNA为模板,将PRSV全长基因组分成A、B 2个大片段进行扩增,应用T载体进行克隆和测序以验证所获得的全长基因组cDNA序列的正确性。测序结果显示,该cDNA序列与国内外报道的PRSV各分离物全长核苷酸序列的相似性很高,表明本文建立的一步法RT-PCR扩增PRSV全长基因组cDNA的方法正确、可行。     

生防菌株Bacillus velezensis Z全基因组测序分析

生防菌株Bacillus velezensis Z对胡椒瘟病等多种植物病害具有良好的生防效果;全基因组测序能够为其分子机理研究和开发应用提供信息基础。本研究开展该菌株全基因组测序,并进行比较基因组学和抑菌次生代谢产物合成基因簇预测研究。结果表明:B.velezensisZ菌株的基因组中含有1条4054780bp大小的环形染色体DNA和1个17 122 bp大小的环形质粒,总基因组的GC含量为46.24%,共编码基因4173个;包含27个rRNA,86个tRNA基因,34个sRNA;含有串联重复序列179个,其中13个微卫星DNA,138个小卫星DNA;通过比较基因组学分析,结果发现该菌株与贝莱斯芽孢杆菌模式菌株FZB42同源性极高,与枯草芽孢杆菌模式菌株168之间具有一定的遗传距离;同时发现B. velezensis Z基因组中共编码次生代谢产物合成基因簇13个,其中8个与表面活性素(surfactin)、泛革素(fengycin)、溶杆菌素(bacilysin)、macrolactinH、bacillaene、difficidin、plantazolicin、amylocyclici...     

‘六月早’蜜柚叶绿体基因组及其特征分析

‘六月早’蜜柚(Citrus maxima ‘Liuyuezao’)为国内重要的柚品种琯溪蜜柚早熟芽变品种。以‘六月早’蜜柚为材料,利用二代测序进行全基因组重测序,从中组装获取叶绿体基因组并对其进行注释。结果表明:组装获得的‘六月早’蜜柚的叶绿体基因组全长160 186 bp,四分体结构由大单拷贝区(large single copy, LSC)、小单拷贝区(small single copy, SSC)和反向重复区(inverted repeat, IR)组成,3个分区的长度分别为87 939、18 395、26 926 bp。注释得到133个基因,其中包含89个编码基因,37个tRNA和8个rRNA。共识别到31个短串联重复序列,101个SSR位点。将已公开发表的29个芸香科叶绿体基因组使用最大似然法进行系统发育关系的构建,结果表明,‘六月早’蜜柚与甜橙(C. sinensis)、柠檬(C. limon)和C. platymamma的亲缘关系较近。     

小麦及其近缘种基因组测序研究进展与发展趋势

近年来,随着测序和基因组序列组装技术的深入发展,小麦基因组测序研究不断取得了新的进展和突破,为小麦育种研究带来了新的发展机遇。本文简要介绍了小麦基因组测序的背景及其重要性,概要综述了小麦基因组测序研究的最新进展,展望了小麦基因组测序研究的发展动态和趋势,并讨论了基因组学发展对未来小麦育种的影响。     

番茄斑驳花叶病毒海南分离物全基因组序列分析

本研究采用小RNA深度测序及RT-PCR检测技术鉴定海南省陵水县冬种番茄(圣女果)病株受到烟草花叶病毒属的番茄斑驳花叶病毒(Tomato mottle mosaic virus,ToMMV)侵染。通过机械摩擦接种,将该病原病毒保存于本生烟植株上,命名为番茄斑驳花叶病毒海南分离物(ToMMV-HN)。采用RT-PCR分段扩增获得了该病毒分离物的全基因组序列。测序结果表明,该病毒分离物基因组全长6399 nt,含有4个开放阅读框,编码4种蛋白,与已报道的ToMMV9个分离物核苷酸和编码产物氨基酸序列相似性分别为98.0%～100%和99.2%～100%;与同属的番茄花叶病毒(Tomato mosaic virus,ToMV)、番茄棕色皱果病毒(Tomato brown rugose fruit virus,TBRFV)和烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)代表分离物核苷酸序列相似性分别为84.7%、80.7%和79.0%。系统进化分析结果表明,ToMMV-HN与该病毒中国西藏和云南辣椒分离物亲缘关系最近,与美国加州和南卡州番茄分离物次之,与西班牙和巴西番茄分离物亲缘关系相对较远。本研究为我国番茄病毒病诊断和防控,尤其是抗病品种选育提供了基础资料。     

花生GSTs家族基因的全基因组分析

谷胱甘肽转移酶(glutathione-S-transferase, GST)是一类重要的多功能超家族酶,普遍存在于植物体中,作为配体或结合蛋白,在调控植物的生长发育、解除外界毒素作用过程起到重要作用。为全面了解花生GSTs基因家族的结构特性,本论文通过生物信息分析技术对花生GST基因家族进行全基因组鉴定和表达特性分析,结果表明,在花生全基因组中一共有163个GSTs基因,其中A组基因中含有76个,B组基因中含有87个。基因结构和发育进化树将花生GST基因分为6类:Tau、Theta、Lamda、EF1Bγ、Phi和DHAR,花生GST家族基因结构进化相对保守,但各基因的内含子数量及长度有较大差异,其中EK5R9的外显子数最多,达19个;而K7JNV的内含子最长,约18 kb。MEME分析发现,花生GST家族基因中存在9个保守域,各基因中的保守结构域为6～8个不等。染色体定位显示,花生GSTs家族基因在花生A、B染色体组上呈不均匀分布,在A02、A03、A07、A09、B02、B03、B05、B08和B09号染色体上存在1～2个基因簇。表达分析发现,只有80个花生GST基因具有组织表达差异,其中6个的组织表达有极显著差异。本研究为GSTs基因的功能研究及花生抗逆性提高提供了理论依据。     

芸薹属二倍体种的基因组结构及细胞遗传学研究进展

本文综合分析了细胞遗传学及比较基因组学在芸薹属栽培种基因组结构及进化方面的研究进展。测序物种的DNA序列比较分析显示，芸薹族特有的六倍体祖先基因组的进化途径为，先由芸薹科x=8的祖先核型衍生出染色体数减少的x=7的核型，然后该核型经过三倍化事件产生古老的六倍体基因组，最后才分化产生3个芸薹属栽培二倍体种。根据3个二倍体种测序基因组的比较分析，构建了具有9条染色体的芸薹属祖先基因组及所形成的二倍体的染色体组成。传统及分子细胞遗传学研究为二倍体种基因组的多倍体性质及部分同源性关系提供了直观的证据，特别是二倍体间的异源染色体附加系的减数分裂配对行为揭示了单条染色体间的同源性程度。最后，对依据近缘物种的基因组结构进行芸薹属作物种质资源的创建与利用提出建议。     

野生稻基因组抗性基因富集文库的构建

通过集成候选抗性基因克隆技术和磁珠富集文库技术以及可转化基因组文库技术,提出了基于野生稻基因组富集文库克隆野生稻新抗性基因的策略。包括构建野生稻可转化基因组文库,利用RecA重组蛋白介导生物素标记的探针对文库进行磁珠富集,构建野生稻基因富集文库,然后对富集文库的克隆进行鉴定分析,包括点杂交和克隆末端测序分析,最后对富集文库的阳性克隆进行全序列测定和功能验证。按照上述方法,构建了东乡普通野生稻和小粒野生稻可转化基因组文库,库容量分别达到1.58×105和2.68×105个克隆,进而构建了东乡野生稻基因组候选抗性基因富集文库,单克隆总数1 152个,对富集文库的菌落原位杂交筛选获得12个阳性克隆,对其中5个阳性克隆全序列测定结果表明,4个阳性克隆含有已克隆抗性基因的保守序列,证实构建候选抗性基因富集文库克隆野生稻新抗性基因的策略是可行的。     

国际棉花基因组测序计划解读

通过对陈增建等2007年发表于美国《植物生理学》的《棉花基因组测序白皮书》等文章的综合理解,来解读国际棉花基因组测序的意义与展望,以及国际基因组织在棉花基因组测序的方法、重点突破方向、目标等方面达成的共识。为棉花种质研究和品种改良提供参考。     

胡椒瘟病生防菌 Bacillus subtilis VD18R19 全基因组测序及 比较基因组学分析

Bacillus subtilis VD18R19 具有促进胡椒生长和防治胡椒瘟病的效果,全基因组测序是其分子机理研究和开发 利用的重要基础。本研究采用第二代 Illumina 平台与第三代 PacBio 平台相结合的测序技术,对生防菌 VD18R19 进行 全基因组测序,并进行比较基因组学分析。结果发现,VD18R19 全基因组大小为 4 123 380 bp,GC 含量为 43.80%, 编码基因 4 245 个;含有 tRNA 85 个、rRNA 30 个、sRNA 33 个;含有串联重复序列 60 个,其中小卫星 DNA 43 个、 微卫星 DNA 1 个;共线性分析、core-pan 基因分析及基因家族分析结果均显示 VD18R19 与模式菌株 B. subtilis 168 具 有高度的同源性;antiSMASH 软件预测及同源序列比对结果显示,VD18R19 菌株中含有 6 个抑菌次生代谢产物合成基 因簇,编码 surfactin、plipastatin、bacillibactin、bacilysin、bacillaene、subtilosin A 等抑菌物质,其合成途径涵盖了核 糖体途径、非核糖体途径和聚酮合酶途径。本研究为深入研究生防菌 VD18R19 的分子机理奠定生物信息学基础,有利 于生防菌株及其抑菌次生代谢产物的开发和利用。     

产EPA海洋细菌Shewanella baltica 6-42全基因组测序及比较基因组分析

新近发现来源于北极的海洋细菌Shewanella baltica 6-42在低温条件下合成超长链多不饱和脂肪酸二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid C20∶5,EPA)。为了进一步探讨EPA合成调控机理,本研究通过第三代高通量测序技术对S.baltica 6-42菌株进行全基因组测序,得到高质量且无间断的总长度为5.15 Mb的全基因组序列信息。分析表明全基因组的GC含量为46.17%,预测编码基因有4 597个,共有2 577个基因具有明确的生物学功能,其中348个基因参与环境适应性调节,60个基因参与油脂代谢途径。全基因组存在64 053个甲基化修饰位点,且甲基化修饰类型主要是m6A和少量的m4C。根据同源序列比对,解析了该菌株中参与EPA合成的聚酮合酶(polyketide synthase,PKS)途径5个关键基因及调控因子。同时对脂肪酸合成途径的其他关键基因和次级代谢产物合成基因簇进行了预测。根据已报道的另两株不同亚种S.baltica OS155和S.baltica OS678的基因组信息进行全基因组关联比较分析,结果显示三株细菌都保存有参与合成EPA的PKS基因簇,但其他功能基因的进化差异较大。本研究结果为S.baltica 6-42 EPA合成关键基因以及其他功能基因的挖掘和应用提供数据支持。     

青贮玉米中性洗涤纤维含量全基因组关联分析

中性洗涤纤维(NDF)是衡量青贮玉米纤维质量重要指标之一.以341份玉米自交系为材料,于2018年在沈阳和通辽种植并收获,对其秸秆NDF含量测定.利用全基因组重测序获得高质量的6 276 612个SNPs用于全基因组关联分析,结果表明,在所有染色体上共检测到69个显著SNPs位点(P＜1.0x10-6),在显著水平P＜...