主要麻类作物的ITS序列分析与系统进化

比较主要麻类作物和测序植物间的ITS序列,可明确它们间系统位置和进化关系。本研究采用PCR扩增和搜索Gen Bank数据库,获得32份麻类作物和11份测序作物的核糖体内转录间隔区(internal transcribed spacers,ITS)序列,利用MEGE软件分析ITS长度、G+C含量与同源性百分比差异。结果表明,黄麻属、红麻属、苎麻属和亚麻属的ITS基本序列全长分别为963、939、658和686 bp;G+C含量分别为57.87%、58.03%、59.05%和53.75%。黄麻属变异区域集中在220~386 bp间,红麻属变异区域集中在2个区段(206~347 bp,599~713 bp),苎麻属ITS变异区域分布在4个区段(158~163 bp、193~199 bp、288~333 bp和681~688 bp),亚麻属ITS变异区域分布在5个区段(219~229bp、235~240 bp、427~432 bp、468~484 bp和588~594 bp)。系统位置分析表明,红麻属与棉花亲缘关系最近,黄麻与棉花亲缘关系较近;亚麻与苎麻各为一小支。系统位置分析与传统的植物分类结果较一致。研究主要麻类作物比较基因组学时,红麻、黄麻可参考棉花,苎麻可参考杨树或蓖麻。推测红麻属的进化时间约为33.7百万年前(million years ago,MYA),黄麻属约为65.3MYA,苎麻属约为67.5MYA,亚麻属约为90.5MYA。主要麻类作物进化时间越久,同属不同种之间ITS变异区段越多。     

杨属ITS序列的分子进化特点分析

本文通过对杨属5组代表种并以柳属中旱柳的ITS序列作为参照,用成对比较的方法对杨属21个植物样品的ITS序列比较发现,杨属ITS序列的碱基替换情况是转换数大于颠换数,ITS-1序列中碱基发生转换和颠换的数目基本相似,而ITS-2序列中碱基发生转换的数目远远大于颠换。用朱克斯和坎托一参数模型和木村二参数模型对杨属ITS序列的替换率计算,无论是ITS-1还是ITS-2序列都没有达到数理统计上的明显差异。但由于ITS-2序列碱基的变化转换大大高于颠换,所以二参数模型计算所得结果大于一参数模型;采用相对速率测验法,对杨属各组分子进化相对速率进行了检测,结果分析得知,杨属5组的ITS序列分子进化速率有差异。杨属各组的ITS-1序列比较说明,大叶杨组、青杨组、黑杨组的进化速率都小于白杨组,而胡杨组则是进化速率最快的,大叶杨组的进化速率小于青杨组、胡杨组和黑杨组,黑杨组和胡杨组大于青杨组;ITS-2序列比较发现白杨组是进化速率最慢,其次是大叶杨组、青杨组,而黑杨组则稍大于胡杨组;总ITS序列比较是大叶杨组和黑杨组相对较慢,胡杨组最快;但就总的碱基替换分析,除了黑杨组和大叶杨组在ITS-1区间及青杨组、胡杨组和白杨组在ITS-2区间进化速率有显著差异外,其余组间都无显著的差异,尤其是在整个ITS序列区段碱基替换的差异都无显著差异。     

Ceratotropis亚属基于SSR标记和ITS序列的分类与进化分析

利用SSR分子标记和ITS序列分析研究Ceratotropis亚属已鉴定的93份种质以及Vigna亚属的2份地方种和Glycine属的1份野生种,共8个种及亚种的96份材料的遗传差异。初步筛选出分布于11个连锁群(linkage group, LG)的74对小豆引物及14对黒吉豆引物和第9连锁群的5对绿豆引物,得到分辨力强的27对引物,平均PIC值为0.4914;UPGMA聚类分析,在DICE系数0.021处,将95份参试材料(除HAI_103)划分为两大类,第I类包括Ceratotropis组所有种质和3个“过渡”种质,第II类包括Angulares组所有种质;且小豆引物通用性最高：23对小豆引物的转移能力达88%以上。对参试材料中的28份典型种质进行ITS测序分析,比较序列间Kimura进化距离发现,V. minima和 V. umbellata种间距离最小(0~0.005),V. radiata种内分化程度最高;利用MEGA4.0构建最大简约树(maximum parsimony, MP)和邻接树(neighbor-joining, NJ),将参试种质划分为3大类,这与形态学和SSR标记分类一致。     

杏鲍菇遗传多样性的SRAP和ITS分析

研究来自中国不同地区和日本的27株杏鲍菇栽培菌株的遗传多样性,以期为杏鲍菇的鉴定和选育提供分子依据。利用SRAP和ITS标记联合使用的方法,通过聚类分析对供试杏鲍菇菌株进行研究。筛选出9对SRAP引物共扩增出151条条带,其中具有多态性条带130条,平均多态性比例为83.3%,多态性信息含量(PIC)变幅在0.27~0.42,平均为0.36。通过ITS序列对供试菌株进行亲缘关系分析,与SRAP分析的结果一致,均表明地域来源相近的部分菌株聚在一起,亲缘关系较近,而地域相隔较远的部分菌株也聚为一类,其亲缘关系也很近。2种标记均显示供试杏鲍菇栽培菌株的遗传多样性较为丰富,其遗传相似性与地理分布存在一定的联系。SRAP和ITS联合使用能够得到更好的效果,从而为杏鲍菇遗传多样性研究提供更为有力的参考。     

基于ITS和matK序列的苗药朱砂根遗传多样性分析

为探究朱砂根的遗传多样性,对收集的16个居群的69份朱砂根样品ITS和matK序列进行双向测序,应用Genious 11.0软件分析2个序列的结构变异,应用MEGA 11.0软件基于Kimura-2-Parameter(K2P)模型,计算居群间遗传距离,采用邻接法(NJ)分别构建系统发育树。结果表明,朱砂根ITS与matK序列长度分别为447～451 bp、844～861 bp, GC含量分别为55.30%～56.30%,33.70%～34.40%,变异位点分别为24个、43个,单倍型多样性分别为0.947、0.917,核苷酸多样性分别为0.013 14、0.006 00;朱砂根ITS序列居群间遗传距离在0.000 4～0.032 0之间,平均遗传距离0.018 4;matK序列居群间遗传距离在0.000 0～0.019 6之间,平均遗传距离为0.008 6。系统发育结果表明,ITS和matK序列都将16个居群的朱砂根聚为2支,且遗传距离较小。研究表明,不同居群的朱砂根具有较为丰富的遗传多样性,且遗传距离与居群地理空间距离有关。ITS较matK序列变异更丰富,更适宜对朱砂根遗传多样性评...     

基于rDNA-ITS序列探讨甘蔗近缘属种的系统进化关系

以狼尾草属(PennisetumRich.)的象草(P.purpureum)为外群体,依据rDNA-ITS序列探讨了甘蔗亚族(Saccharinae)内与甘蔗植物分类关系较近的8属37种120份材料的系统进化关系,结果表明,ITS1序列长度为200~208bp,变异位点91个,简约信息位点70个,GC含量为60.4%~69.1%;ITS2序列长度为215~220bp,变异位点93个,简约信息位点68个,GC含量为66.1%~73.4%;5.8sDNA序列长度为164bp,变异位点18个,简约信息位点9个,GC含量为54.1%~58.0%;根据变异位点,简约信息位点占总位点的比例可以看出,ITS序列比5.8sDNA序列变异程度高,其中ITS1序列又较ITS2序列变异丰富。属种间遗传距离表明芒属(Miscanthus)和荻属(Triarrhena)与甘蔗属(Saccharum)的亲缘关系最近,其次为蔗茅属(Erianthus)和河八王属(Narenga);而莠竹属(Microstegium)、大油芒属(Spodiopogon)、白茅属(Imperata)与甘蔗属亲缘关系较远。根据甘蔗近缘属种的NJ和MP系统发育关系,支持将斑茅(E.arundinaceus)归入蔗茅属,荻属归入芒属的观点;河八王属的河八王(N.porphyrocoma)与滇蔗茅(E.rockii)亲缘关系较近,而与同属的金猫尾(N.fallax)亲缘关系较远;蔗茅属和芒属属种系统进化关系较其他属种复杂;有4份材料被发现鉴定有误,不应用于后续研究。     

亚洲棉、雷蒙德棉和陆地棉NRAMP基因家族的鉴定和进化分析

自然抗性相关巨噬细胞蛋白(NRAMP)家族是跨膜转运蛋白家族,参与多种金属离子的转运过程。为了更好了解棉花NRAMP基因的成员和特征,二倍体和四倍体棉花之间的进化关系,本研究利用二倍体亚洲棉、雷蒙德棉和陆地棉基因组的氨基酸序列对三个棉种中的NRAMP家族成员进行鉴定,分析了NRAMP家族的种类、理化性质、进化关系、基因结构、蛋白基序、染色体定位、共线性关系和选择压力。结果显示,在二倍体亚洲棉基因组(A)中确定12个成员,在二倍体雷蒙德棉基因组(D)中确定15个成员,在四倍体陆地棉基因组(At, Dt)中确定23个成员。按照进化关系的远近将这50个成员分为3个亚类,进化关系较近的成员之间具有更为相似的理化性质、基因结构和蛋白质基序;通过和其他植物的进化关系分析发现,NRAMP基因在单子叶和双子叶植物分离前已经产生;染色体定位发现NRAMP在染色体上的分布并不规律;共线性分析和选择压力分析表明,片段复制在棉花NRAMP基因的遗传进化过程中发挥主导作用,同源基因对在进化过程中处于纯化选择。     

基于ITS和trnL-F序列的具有优良性状蕉类资源的遗传结构分析

为了构建广西具有优良性状的蕉类遗传结构,本研究收集了广西7个不同地理来源的5大种类具有优良性状的蕉类资源,利用PCR技术将这些蕉类资源细胞核DNA的ITS序列及叶绿体DNA的trnL-F序列进行扩增和测序,并对测序所获得的序列进行STRUCTURE分类、PCoA排序、AMOVA分析、群体遗传分化(F_ST指数)及基于NJ树和UPGMA树的聚类分析,进一步研究蕉类资源遗传变异分布和遗传变异水平。STRUCTURE结果显示:当K=2时,Delta K出现了最高的峰值,即将个体分为2个类别最合适,大蕉中的多数和野蕉中的少数可归为第一类,所有粉蕉、鸡蕉、香蕉和大多数的野蕉归为第二类。PCoA排序图显示粉蕉虽然个体数量较多,但是遗传多样性较低,而大蕉和野蕉具有较高的多样性。AMOVA分析表明遗传变异主要存在于群体内的个体间,方差占总和的63.088%,品种间的遗传变异大于品种内群体间的遗传变异,方差分别占总和的27.676%和9.236%。遗传分化非常大(F_ST>0.25)且P<0.05的群体绝大多数在不同蕉类型之间。NJ树和UPGMA树同样显示不同蕉类型之间的群体遗传距离较远。以上结果表明野蕉存在的历史最久,积累了大量的遗传变异;在人工杂交育种时,不同蕉之间的交配可能产生更多的具有遗传多样性的后代;具有育种潜力性状的粉蕉分布在遗传关系非常近的一个群体内,今后的资源收集时应该更加注重对某个粉蕉群体的详尽调查以发现更多的可利用性状。研究结果有助于对广西具有优良性状的蕉类资源的蕴藏状况和遗传潜力进行评估,为进一步的育种学应用奠定基础。     

叶绿体5S rDNA ITS和matK基因序列应用于刚竹属植物系统分类的可行性分析

本文应用CTAB法从37种竹类植物中提取基因组DNA,根据在GenBank中发表的5S rDNAITS和matK基因设计引物,通过PCR进行扩增.结果表明:37种竹子5S rDNA ITS序列PCR产物大小约为450 bp,在刚竹属内部无长度上的差异,但是舒竹(Phyllostachys shuchengensis)与其他刚竹属植物相比,有一个位点的差异(由A变为C).因此,5S rDNA ITS在属下水平上无法提供较大的信息量,变异性较低,不适于刚竹属属下水平的系统分类研究.同样,选取37种竹子中3个竹种的,matK基因的PCR扩增产物直接进行测序,结果显示marK基因在竹亚科的属间长度上无差异,产物的长度约为1 500 bp,将测序结果进行同源性比对,在变异位点附近寻找多态性酶切位点,碱基序列上有一个位点的差异(BstN Ⅰ).PCR-RFLP结果显示,共有3种竹子在此位点发生变异分别为:浙江淡竹(Phyllostachys meyeri)、安吉金竹(Phyllostachysparvifolia)和黄古竹(Phyllostachys angusta).刚竹属植物的mark基因序列相当保守,片段中刚竹属间的绝对核苷酸差异不到1个,所提供的信息量不够充分.因此,叶绿体5S rDNA ITS和marK基因序列不适用于刚竹属植物系统分类研究,但其可能适合在属或属以上分类等级竹类植物的系统分类中应用.     

作物中4-香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶。2014年着重以水稻、大豆、玉米为研究对象,通过收集4CL基因完整的c DNA和编码氨基酸序列的数据,利用Mobyle、EMB0SS、DNAMAN以及MEGA5.0和Clustalx 1.83等生物信息学软件对数据进行分析比较,从而对4 CL基因的遗传进化及密码子使用进行分析总结。本研究构建了4CL的系统发生树,研究基因的密码子偏好性,比对分析酶的保守区,为进一步研究4-香豆酸辅酶A连接酶在农作物中的应用提供理论支持,为研究其次级代谢产物木质素及黄酮类物质的合成、积累和调控奠定基础。     

猪源绿色气球菌的分离鉴定及16S rRNA基因序列测定与遗传进化分析

为研究引起广东部分地区猪场仔猪发生急性死亡的致病菌及其系统发育地位,本研究从广东英德、惠州龙门、翁源、汕头等地区猪场急性死亡病仔猪中分离到6株呈α溶血的细菌。通过细菌形态学观察、生化特性鉴定、药敏试验、致病性试验以及16S rRNA基因的序列分析,确定为猪源绿色气球菌,分别命名为HD、WY、ZQ、LM、YD和ST。动物感染试验表明：6株分离菌株均具有不同程度的致病性;药敏结果显示：6株分离株均对头孢曲松、头孢唑啉、恩诺沙星、阿莫西林高度敏感,对新生霉素、利福平、阿米卡星、庆大霉素、多粘菌素B中度敏感,对其他抗生素均耐药;同源性及遗传进化分析结果显示：6株分离株与12株国内外参考菌株核苷酸同源性在93%以上,其中与澳大利亚分离自犬的15MS株同源性最高,为98.1%,与广西分离自猪的GXBL-1株同源性最低,为83.6%;6株分离株与广东分离株和澳大利亚分离株亲缘关系最近,暗示进化不存在明显的地域相关性。本研究确定了广东部分地区引起规模化猪场仔猪发生急性死亡的病原菌,为该菌引起的疾病的防治提供了依据。     

作物中4一香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

4一香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶。2014年着重以水稻、大豆、玉米为研究对象,通过收集4CL基因完整的cDNA和编码氨基酸序列的数据,利用Mobyle,EMBOSS,DNAMAN以及MEGA5.0和Clustalx1.83等生物信息学软件对数据进行分析比较,从而对4CL基因的遗传进化及密码子使用进行分析总结。本研究构建了4CL的系统发生树,研究基因的密码子偏好性,比对分析酶的保守区,为进一步研究4一香豆酸辅酶A连接酶在农作物中的应用提供理论支持,为研究其次级代谢产物木质素及黄酮类物质的合成、积累和调控奠定基础。     

主要禾谷类作物糯质基因Waxy的系统进化及表达分析

糯性是农作物的一项重要农艺性状。有效控制农作物糯性的高低有助于选育出糯性适当的高品质谷物。糯性主要受Waxy基因控制,主要由于Waxy的缺失而引起籽粒支链淀粉含量升高所致。Waxy基因具有较高的保守性,在主要农作物的自然选择及人工选择的过程中,Waxy表达水平不同的种质材料被固定下来,并用于农作物新品种选育。本研究基于当前关于糯质基因Waxy的研究现状,系统分析了糯质玉米、不同倍型小麦中Waxy基因的拷贝数、变异特征及系统进化关系,期望进一步获得Waxy基因在农作物遗传改良中稳定糯性的调控机制。本研究也对如何利用基因编辑技术改良农作物的糯性进行了探讨。     

瓦氏雅罗鱼群体基于 COⅠ序列的遗传多样性分析

利用mtDNA COⅠ基因片段（有效长度635 bp）对来自达里湖（DL）、岗更湖（GG）、呼伦湖（HL）、黑龙江（ HLJ）、松花江（ SHJ）和乌苏里江（ WSL）6个地理群体共72个样品进行了遗传多样性和遗传结构分析。从碱基组成来看,6个地理群体在COⅠ区段上的A＋T含量（52．37％）明显高于G＋C含量（47．67％）,符合脊椎动物的碱基组成特点;从各项遗传参数来看,达里湖流域2个群体（ DL和GG）的遗传多样性低于黑龙江流域4个群体（ HL、HLJ、SHJ、WSL）;6个群体共检测到20个单倍型,并共享1个单倍型,达里湖流域群体共享1个单倍型,黑龙江流域群体共享1个单倍型。虽然达里湖流域和黑龙江流域各群体间遗传分化明显（ P＜0．05）,遗传结构存在差异,但AMOVA检验不支持这种遗传差异;另外,群体间频繁的基因交流进一步证实,6个地理群体亲缘关系近,有共同的起源,尚未达到分化为不同的种或亚种的水平。     

豇豆(Vigna unguiculata)VQ蛋白家族基因的序列与进化分析

VQ蛋白是一类植物特有的转录调控辅助因子,主要与WRKY蛋白互作,参与诸多生物学功能。尽管一些植物VQ家族基因已经被鉴定,但在豇豆中有关VQ家族基因的研究未见报道。本研究利用生物信息学手段从豇豆中鉴定出37个VuVQ基因,并详细分析这些基因的序列、微共线性、表达谱与进化关系。染色体与共线性分析表明,豇豆VuVQ基因定位在11条染色体上,基因扩增主要由片段重复产生,其中4对重复基因所在区段共线性程度高。序列分析结果显示:豇豆VuVQ基因结构有3种类型,绝大多数无内含子;豇豆VQ蛋白均包含VQ结构域,同时这些VQ保守基序数目和顺序变异较高。进化研究揭示豇豆VQ蛋白存在6大类群,这些类群均起源于陆生植物。选择压力检测表示,豇豆的8对VuVQ基因均受严格的负选择。表达分析表明了豇豆VQ基因具有多样化的表达模式,这意味着VQ蛋白参与多种生物学过程。本研究结果为豇豆VQ基因的功能解析提供线索。