大豆和百脉根古老原核基因的全基因组鉴定与比较分析

在漫长的进化过程中,高等真核生物从原核生物中获取了大量基因,对这些基因进行鉴定分析,可为研究高等植物系统演化及基因组水平比较分析提供理论依据。为了进一步解析大豆和百脉根古老原核基因在其基因组中所起的作用及进化关系,本研究利用生物信息学技术对大豆和百脉根基因组古老原核基因进行全基因组鉴定,并对其特征及功能进行了比较分析。研究结果表明,大豆(40.6%)古老原核基因的占比高于百脉根(33.9%),且多分布于内共生细胞器线粒体、叶绿体中。此外,古老原核蛋白质的结构域在大豆和百脉根基因组中的分布相似,表明其在大豆和百脉根进化过程中具有较高的共线性和保守性。通过GO注释发现大豆与百脉根中古老原核蛋白主要分布在膜系统、细胞、细胞组分中。在分子功能上,大豆古老原核蛋白更多地参与代谢和发育过程,这可能与其接受了更多的人为选育有关。在生物过程中,古老原核蛋白更多参与催化反应和结合反应,主要以酶的形式在发挥作用。通过比较分析,本研究揭示了古老原核蛋白在大豆和百脉根中进化的独特模式,可为其他豆科植物基因组分析提供一定理论基础。     

亚麻DMP基因家族的全基因组鉴定与分析

DMP家族成员是植物特有的膜蛋白,在植物生殖发育及衰老过程中发挥重要作用。亚麻是我国重要的油料及经济作物,目前关于DMP基因家族在亚麻中的分布及功能研究尚未有报道。本研究利用生物信息学方法对亚麻DMP基因家族进行鉴定,对其序列特征、系统进化、复制事件进行了分析,并利用转录组数据和qRT-PCR分析其在不同组织器官及胁迫处理下的表达模式。本研究以陇亚10号基因组为参照,利用同源性分析共鉴定到17个LuDMP成员,命名为LuDMP-1～LuDMP-17,不均匀分布在9条染色体上。序列特征分析结果表明,除LuDMP-9、LuDMP-16和LuDMP-17外,其余成员均不含内含子;基因启动子区含有大量激素与逆境胁迫相关响应元件;编码的蛋白氨基酸长度为195～240 aa,分子量为20946～25830 Da,等电点为4.76～9.71;所有蛋白均为疏水性蛋白,含有2～5个跨膜结构域及4～8个motif,其中有4个motif存在于所有LuDMP蛋白;绝大多数蛋白定位于细胞膜。LuDMP家族共有3对串联复制事件和8对片段复制事件,进化过程中经历了强烈的纯化选择。转录组分析结果表明,大多数LuDMP...     

蚕蛹中长链脂肪酸基因的全基因组鉴定与分析

长链脂肪酸(VLCFAs),如鞘脂类,是细胞脂质的组成部分和细胞增殖的关键。参与VLCFA生物合成蛋白的基因突变可能导致遗传性疾病,如黄斑病。长链脂肪酸延伸酶(ELOVL)是参与VLCFAs生物合成的酶。西南大学的ZUO等最近研究发现在家蚕基因组中共有13个ELOVL基因,分布在3条染色体上;所有的ELOVL成员都包含一个不同的ELO机构域和一个保守的HXXHH motif。作者对不同物种间的进化关系进行了系统发育分析,并对基因功能进行了预测。13个ELOVL基因分别被分配给ELOVL3/6、ELOVL1/7和ELOVL4进化枝。微阵列和荧光定量PCR分析表明,这些基因在不同组织间有差异表达,进而提示各组织生长发育的功能分化。作者进一步的研究表明,BGIBMGA000424基因的表达水平与不同家蚕品种的茧壳重量呈显著负相关。综上所述,研究者是对家蚕中ELOVL基因的首次全面分析,其结果可作为进一步分析家蚕ELOVL基因的生理功能的基础。     

全基因组关联分析鉴定法系大白猪繁殖性状基因组区域和候选基因

母猪的繁殖性状是养猪生产中重要的经济性状之一,其表现直接影响到整个养猪业的经济效益。为筛选出与母猪繁殖性状相关的基因,本研究利用纽勤公司GeneSeek Genomic Profiler(GGP)猪50K SNP芯片对392头法系大白猪进行了基因分型,记录了3个表型性状,包括总产仔数（Total Number Born,TNB）、产活仔数（Number Born Alive,NBA）和出生窝重（Litter Weight Born Alive,LWB）,以进行全基因组关联研究。结果显示,3个性状中一共发现了40个解释遗传变异>1%的基因组区域。所有显著的基因组区域中共有532个基因被注释,其中381个蛋白质编码基因被用于人类表型本体论（Human Phenotype Ontology,HPO）分析。有81个候选基因在7个与生殖系统有关的表型条目中被富集。KEGG分析表明,这些候选基因主要涉及GnRH信号通路、雌激素信号通路和卵细胞成熟通路等。本研究鉴定到了5个重要的候选基因,包括RBP4、DEAF1、IGF2、SIRT6和JARID2。尽管受样本量的限制,但本研究筛选到的候选基因...     

大豆根际促生菌的分离筛选及其对大豆和百脉根生长与品质的影响

从贵州毕节地区大豆根际土壤中分离溶磷菌株,从大豆根瘤中分离根瘤菌株。对分离出的溶磷圈直径与菌落直径的比值(D/d值)在2.20以上的溶磷菌株分别进行溶磷能力、生长素(IAA)及有机酸分泌能力、产酸产碱性能测定,筛选出优良溶磷菌4株;对分离出的根瘤菌通过大豆试管苗回接及促生效应试验,筛选出高效根瘤菌2株。将筛选出的6株菌经拮抗反应试验后分别按单一溶磷菌接种剂、单一根瘤菌接种剂、溶磷菌+根瘤菌复合接种剂3种处理制备菌悬液,采用盆栽方法分别对大豆和百脉根进行促生效应试验。结果表明,与对照相比,除单一根瘤接种剂对增加大豆株高无效果外,另外2个处理对大豆株高有提升效果,所有处理对大豆茎粗、生物量、结荚数、荚重、单粒数及单粒重都有明显的促进作用。其中溶磷菌+根瘤菌复合菌液对大豆株高、茎粗、幼苗地上生物量和地下生物量的促进效果最好,分别比对照高出21.26%,40.79%,15.88%和42.19%。3个处理对百脉根的第一、二茬株高及地上生物量、全氮、全磷和粗蛋白含量均有明显的提升效应,其中依然是溶磷菌+根瘤菌复合菌液的处理效果最好,分别比对照高出20.82%,54.88%,106.14%,148.78%,19.34%,61.88%和19.34%,与对照差异均达极显著水平(P<0.01)。说明所筛选的菌株组合能产生良好的促生互作效应。     

大豆GmCYS20基因在百脉根共生结瘤过程中的功能研究

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)参与豆科植物与根瘤菌共生结瘤过程。克隆了大豆的1个半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS20,基因编码区全长为291bp。氨基酸多序列比对分析发现,大豆GmCYS20蛋白与野生大豆cystatin蛋白相似性高达99%。构建GmCYS20基因的植物表达载体,通过发根农杆菌介导的百脉根发状根转化法获得转GmCYS20基因复合体植株,利用GUS染色和RT-PCR方法鉴定阳性发状根。复合体植株接种根瘤菌4周后,转GmCYS20基因植株结瘤数目明显高于空载体对照,结瘤指示基因的转录水平也呈上升趋势。进一步对接种10d复合体植株中根瘤菌的侵染表型进行统计发现,过量表达GmCYS20基因并不影响根瘤菌的侵染过程,而是在根瘤起始与发育阶段发挥正调控作用。结果表明:GmCYS20基因通过促进根瘤的起始与发育,从而参与调控共生结瘤过程。研究结果可为揭示豆科植物与根瘤菌的共生互作机制提供新的分子生物学证据。     

大豆GmCYS20基因在百脉根共生结瘤过程中的功能研究

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)参与豆科植物与根瘤菌共生结瘤过程。克隆了大豆的1个半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因GmCYS20,基因编码区全长为291 bp。氨基酸多序列比对分析发现,大豆GmCYS20蛋白与野生大豆cystatin蛋白相似性高达99%。构建GmCYS20基因的植物表达载体,通过发根农杆菌介导的百脉根发状根转化法获得转GmCYS20基因复合体植株,利用GUS染色和RT-PCR方法鉴定阳性发状根。复合体植株接种根瘤菌4周后,转GmCYS20基因植株结瘤数目明显高于空载体对照,结瘤指示基因的转录水平也呈上升趋势。进一步对接种10 d复合体植株中根瘤菌的侵染表型进行统计发现,过量表达GmCYS20基因并不影响根瘤菌的侵染过程,而是在根瘤起始与发育阶段发挥正调控作用。结果表明:GmCYS20基因通过促进根瘤的起始与发育,从而参与调控共生结瘤过程。研究结果可为揭示豆科植物与根瘤菌的共生互作机制提供新的分子生物学证据。     

俄罗斯百脉根种质资源农艺性状鉴定与评价

为挖掘利用优质百脉根种质资源,促进其育种工作,采用田间调查和室内考种分析两种方法,对引进的69份俄罗斯百脉根种质材料的9个农艺性状进行了鉴定和评价。结果表明,69份材料各具特点,差异明显,类型广泛。单株重变异系数最大,为57.58%,变异明显;生育期变异系数最小,仅为6.92%。通过主成分分析,从9个农艺性状中提取出3个主成分因子,即草产量、生育期(成熟)和千粒重,提供的信息量占全部信息量的87.468%。利用这3个主成分因子进行系统聚类,将69份俄罗斯百脉根种质材料划分为三大类群。第Ⅰ类群属晚熟半匍匐中产型材料,第Ⅱ类群属早熟匍匐低产型材料,第Ⅲ类群属中熟直立高产型材料。结果表明,第Ⅲ类群材料综合产量性状最好。     

绵羊全基因组ROH检测及候选基因鉴定

旨在利用长纯合片段(runs of homozygosity,ROH)信息评估不同绵羊群体的近交情况,并鉴定与绵羊经济性状相关的基因。本研究基于Illumina Ovine SNP50芯片对来自10个绵羊群体共440个个体进行全基因组ROH检测,统计ROH在不同绵羊群体中的数目、长度及频率,根据ROH计算基因组近交系数(F_(ROH)),并对高频ROH区域进行基因注释。结果,在10个绵羊群体中共检测到25 920个ROH片段,不同绵羊群体ROH的数目、长度、频率及分布存在明显差异。ROH平均数目的变化范围从10.17个(苏尼特羊)到95.99个(杜泊羊),平均长度的变化范围从2.04 Mb(四川藏羊)到4.71 Mb(罗布羊),平均F_(ROH)的变化范围从0.010(苏尼特羊)到0.172(杜泊羊)。引进品种的(杜泊羊和德美羊)平均F_(ROH)明显高于地方品种。在地方绵羊群体中,西藏藏羊(0.085)具有最高的平均F_(ROH)。在高频ROH区域鉴定到26个与绵羊经济性状相关的基因,如与生长发育相关的基因NCAPG、LCORL、PRKAA2、FAIM2和HYDIN,与脂肪代谢相关的基因LEPR、WNT10B和NCKAP5L,与肉质及胴体性状相关的基因CDIPT、CAPN3和FGF9。基于ROH评估的近交情况可为绵羊种群育种和保种提供参考依据,鉴定到的候选基因可以作为绵羊标记辅助选择重要的基因。     

猪轮状病毒的分离鉴定和全基因组序列分析

为了解广东省规模化猪场中猪轮状病毒(PoRV)流行毒株的基因特征,本试验在广东省某猪场采集腹泻仔猪肠道组织样品,经实时荧光定量PCR(qPCR)进行病毒初步鉴定;分离获得病毒后,通过间接免疫荧光、电镜观察进一步鉴定,并对分离毒株进行全基因组高通量测序和遗传进化分析。结果显示,qPCR初步鉴定该腹泻仔猪病料为PoRV感染,从阳性病料中分离获得1株能引起典型细胞病变的毒株,在电镜下可观察到似车轮状的病毒颗粒,在倒置荧光显微镜下观察有绿色荧光,将该PoRV分离毒株命名为GD2022,其完整基因型为G9-P[23]-I5-R1-C1-M1-A8-N1-T1-E1-H1;基因遗传进化分析结果显示,GD2022为人轮状病毒、猪轮状病毒和狗轮状病毒基因组重组后的毒株。本试验结果丰富了PoRV基因组学和分子流行病学相关的研究资料,为轮状病毒防控提供了数据支持。     

蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate?acyltransferase,?GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol,?TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程.蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点.为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因.根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族.同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2～5个基因.基因表达谱分析表明:蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应.这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础.     

蒺藜苜蓿GPAT基因家族的全基因组鉴定、序列变异和表达分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase, GPAT)是三酰甘油(triacylglycerol, TAG)生物合成的限速酶,催化TAG生物合成的起始步骤,为多种脂质合成提供了底物,会直接参与到植物的生长发育和抗逆过程。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)作为豆科模式植物具有基因组小、生长周期短、遗传转化效率高等特点。为了解GPAT基因在苜蓿抗逆尤其是在耐盐中的作用,本研究选择蒺藜苜蓿基因组为研究对象,采用Blastp和Hmm结构域搜索方法,共鉴定出24个mtGPAT基因。根据系统进化、基因结构和结构域差异将其分成3个亚家族。同时染色体定位分析发现,24个mtGPAT基因不均匀分布在7条苜蓿染色体上,每条染色体上分布有2～5个基因。基因表达谱分析表明:蒺藜苜蓿GPAT基因具有器官特异性,并且会参与盐胁迫反应。这些结果可为进一步深入研究蒺藜苜蓿GPAT家族基因的功能提供理论基础。     

蒺藜苜蓿PYL基因家族的全基因组鉴定、表达和功能分析

脱落酸(ABA)是一种内源性激素,在调节植物的生长发育、非生物胁迫和生物胁迫反应方面发挥着重要作用。Pyrabactin resistance 1-like(PYR/PYL)蛋白在ABA信号传导途径中起核心调控作用。然而,在蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)中并没有关于这个家族的细节。本研究根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的14个PYL基因,利用BLAST方法鉴定蒺藜苜蓿基因组中的PYL家族成员。结果表明,鉴定得到14个蒺藜苜蓿PYL基因家族成员,且所有成员均含有PYR-PYL-RCAR-like功能域。预测启动子中的顺式元件发现所有蒺藜苜蓿PYL基因家族成员均含有与胁迫以及激素相关的元件。基因本体论(GO)富集分析与KEGG通路分析显示其主要参与到脱落酸信号通路及对外界刺激的反应。基因表达模式分析显示,其在逆境胁迫下表现出特定的表达模式。本研究为进一步研究蒺藜苜蓿PYL基因奠定了基础。     

全基因组关联分析鉴定太行鸡产蛋性状功能基因

鸡蛋是人类重要的蛋白质来源,产蛋性状是鸡重要的经济性状,鉴定鸡产蛋性状相关的重要功能位点对于蛋鸡育种意义重大。本研究采集了1 100只太行鸡样本,记录其产蛋数和开产日龄2个表型,使用目前在农业动物中广泛应用的低深度重测序技术对全部样本进行基因分型。本研究共鉴定到覆盖全基因组的680万个单核苷酸多态性位点。针对产蛋数性状和开产日龄性状分别进行方差组分估计和全基因组关联分析,遗传力估计结果显示2个性状的遗传力均较低,其中开产日龄估计遗传力为0.155,产蛋数估计遗传力为0.102。在全基因组关联分析中发现了影响开产日龄的4个候选主效基因CPD、ENSGALG00000007646、ENSGALG00000007656和CDX4,以及16个SNP标记。通过功能富集分析鉴定到了细胞黏附和细胞膜相关通路、质膜钙信号通路以及磷脂酰肌醇信号通路等在产蛋数性状中发挥的重要作用。本研究为太行鸡产蛋相关性状选育提供了重要的分子标记,为下一步的保种育种工作奠定了基础。     

杜洛克猪生长性状全基因组关联分析及候选基因鉴定

旨在对杜洛克猪生长性状进行全基因组关联分析及候选基因鉴定。本研究选用361头杜洛克种公猪作为试验群体,对达100 kg体重日龄、达100 kg平均日增重、达100 kg活体背膘厚和达100 kg眼肌面积性状进行测定,基因型信息使用50K单核苷酸多态性阵列进行分型,质控后得到31 618个SNPs。使用GCTA软件利用基因组信息对各生长性状进行遗传参数估计,使用R软件rMVP包FarmCPU模型进行全基因组关联分析,鉴定与生长性状相关的基因组区域和候选基因。结果表明,达100 kg体重日龄、达100 kg平均日增重、达100 kg活体背膘厚和达100 kg眼肌面积性状的遗传力分别为0.27、0.29、0.16和0.11,属于中等遗传力性状,达100 kg体重日龄和达100 kg平均日增重的遗传相关和表型相关值均为-0.99,为强负相关关系。全基因关联分析结果表明,在达100 kg体重日龄和达100 kg平均日增重性状上共检测到3个显著SNPs,均位于10号染色体上。使用最小显著差数检验法对显著SNPs的等位基因型进行多重比较,显著SNPs rs81237156、rs81424502和rs...     

百脉根的优缺点及其利用管理——与紫花苜蓿比较

百脉根是旱地型优良豆科牧草之一,具有种植范围广,适口性极佳,饲草质量高于苜蓿等优点,在管理利用适当的情况下,建植成功后,其寿命非常长。     

中华按蚊几丁质酶基因家族的全基因组鉴定与分析

本研究基于生物信息方法对中华按蚊的几丁质酶基因家族进行全基因组鉴定与分析.利用BLAST、HMM及Softberry网站中的基因预测程序进行序列鉴定、检验及补充,筛选出23个中华按蚊几丁质酶基因及类似基因,并进行系统发生分析,将中华按蚊几丁质酶基因分为八大家族,其外显子数为2～13个,跨度较大;基因分布分析结果表明As...     

发根农杆菌介导的百脉根的基因转化

本文报道了豆科植物简单有效的转化再生实验系统。百脉根子叶外植体被含发根性Ｒｉ质粒载体的发根农杆菌感染，该载体带有一个ｕｐｔ－Ⅱ基因和一个甘露碱合成酶基因，在含卡那纱的筛选培养基上，外植体能诱导出毛根，并不断生长，毛根诱导频率为４５．５％。切取毛根根段在筛选培养基上培养，毛根能膨大，并分化再生成苗和植株，其再生率为７６７．９％。抗性植株形态正常，浅层根系发达，ＤＮＡ斑点杂交与Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交证明     

杜洛克猪全基因组ROH检测及候选基因鉴定

为了研究高强度人工选育下杜洛克猪群的近交情况和鉴定与经济性状相关的基因,本研究采用“中芯一号”50K SNP芯片对96头杜洛克猪进行全基因组检测。利用全基因组单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)数据,计算多态信息含量(Polymorphism Information Content,PIC)、基于SNP分子信息的近交系数(FGRM);统计长纯合片段(Runs of Homozygosity,ROH)长度、数量及分布,计算基于ROH的近交系数(FROH)、在高频ROH区域鉴定候选功能基因。结果显示：多态信息含量为0.27,最小等位基因频率(Minor Allele Frequency,MAF)为0.26,平均观察杂合度(Observed Heterozygosity,Ho)为0.35,平均期望杂合度(Expected Heterozygosity,He)为0.34,F_HOM为0.023,FGRM为-0.023。共检测到ROH3151个,平均长度4.08Mb,F_ROH＿tatol为0.059。在...     

百脉根的优缺点及其利用管理——与紫花苜蓿比较

百脉根是旱地型优良豆科牧草之一,具有种植范围广、适口性极佳、饲草质量高于苜蓿等优点,在管理利用适当的情况下,建植成功后,其寿命非常长。