柑橘类植物GPAT基因片段克隆和SNP分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶基因是与植物抗冷性强弱密切相关的基因。根据已报道的各种植物GPAT基因的氨基酸序列上前后两个保守区设计1对简并引物,采用RT-PCR技术,分别从琯溪蜜柚、马家柚、莽山野橘等8种柑橘类植物中克隆得到315bp的GPAT基因片段。使用DNA Star5.0软件对8个片段序列进行同源性比较,8个片段的核苷酸同源性高达97.8%,与其它植物GPAT基因核苷酸序列的同源性都在72.5%以上;经过氨基酸序列推导,每个GPAT基因片段分别编码105个氨基酸,8个片段的氨基酸同源性为95.2%,与其它植物GPAT基因的氨基酸序列同源性在68.9%以上。试验克隆所得8种柑橘类植物GPAT基因片段序列存在明显的单核苷酸变异,在14个核苷酸位点存在SNPs(single nucleotide polymorphisms),导致6个氨基酸位点发生变异,多态性频率为1SNP/22.5bp,核苷酸变异度为4.45%,氨基酸变异度为5.71%。采用NJ聚类法对克隆片段的核苷酸序列进行了遗传多样性分析。     

柑橘类植物SOD基因片段的克隆和SNP分析

[目的]对柑橘类植物遗传多样性进行精确分析研究。[方法]根据已报道的各种植物Mn/Fe-SOD基因的氨基酸序列上前后2个保守区设计1对简并引物,采用RT-PCR技术,分别从岭南沙田柚、柠檬等6种柑橘类植物中克隆得到长426bp的Mn/Fe-SOD基因片段,并对所得序列进行了SNP分析。[结果]柑橘类植物核苷酸同源性高达97.2%,与其他植物Mn/Fe-SOD基因核苷酸序列的同源性都在77.7%以上;经过氨基酸序列推导,每个基因片段分别编码142个氨基酸,6个基因片段的氨基酸同源性为97.9%,与其他植物Mn/Fe-SOD基因的氨基酸序列同源性在79.0%以上。在Mn/Fe-SOD基因片段中有18个核苷酸位点存在SNPs,导致3个氨基酸位点发生变异,多态性频率为1SNP/23.7bp,核苷酸变异度为4.23%,氨基酸变异度为2.38%。[结论]该研究为丰富构建柑橘类植物基因图谱标记和抗逆性状的遗传标记奠定了基础。     

植物抗病基因进化的分子基础

探索植物抗病基因进化的分子机制是开展和实施作物抗病基因工程的基础，也是目前国内外研究的热点。自Johel等（1992）应用转座子标签法分离出第一个玉米抗病基因Hm1，Martin等（1993）首次应用定位克隆法分离出第二个番茄抗霜霉病基因Pto以来，这方面的研究已取得长足的进展。随着对抗病基因及其编码产物的结构和功能的了解，以及信号转导链上其他组分的解读，人们对植物与病原菌互作、植物抗病基因进化的分子机制的认识正在不断深化，各种着眼于植物抗病基因及其启动的植物内在抗病机制的基因工程正由设想变成现实。一、植物抗病性的分…     

植物病毒,类病毒分子进化研究的现状和展望

对植物病毒、类病毒的分子进化进行了综述，通过分析和比较其全碱基序列，探讨了病毒、类病毒内部的亲缘关系和进化关系。     

植物血红蛋白基因家族的分子进化研究

植物血红蛋白(Hemoglobin)是一类由珠蛋白(Globin)和血红素(Ferroheme)组成的结合蛋白,广泛存在于植物界中.根据序列特征、表达模式及配基结合性质可将血红蛋白分为共生血红蛋白(Symbiotic hemoglobin,sHb)、非共生血红蛋白(Nonsymbiotic hemoglobin,NsHb)和截短的血红蛋白(Truncated hemoglobin,tHb)3大类,并对植物血红蛋白基因家族进行了分子系统发育分析和进化研究.结果表明,通过基因重复在被子植物中产生了class 1和class 2两类血红蛋白基因.该基因重复发生在单、双子叶植物分化之前,但由于class 2类基因在单子叶植物中发生了一次基因丢失事件,致使class1类基因广泛分布于单、双子叶植物中,而class 2类基因则仅见于双子叶植物;class 2类基因的进化速率高于class 1类基因,并分别在class 2、sHbs的祖先支上检测到了正选择的发生,表明基因重复发生后,class 2、sHbs通过插曲式进化和适应性进化获得了不同的功能;在class 1和class 2的功能性分歧位点检测中获得14个Ⅰ类功能性分歧位点,但未能发现Ⅱ类功能性分歧位点,这些功能性分歧位点是由正选择作用或者放松的选择限制产生的.该研究结果可以指导后续的试验工作,来验证那些具有重要功能的氨基酸置换位点和正选择位点,从而揭示功能性分歧和适应性进化的分子基础.     

猪GPAT基因SNPs位点分析和表达规律的研究

为了进一步探索谷氨酰胺磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶GPAT基因与肉质、风味性状的关系,采用PCR-SSCP方法分析其遗传多态性、采用Real time PCR方法分析其组织表达规律。在外显子1和14寻找到了3个单核苷酸多态位点,结果表明,各等位基因在民猪、大白、长白、杜洛克、北京黑猪和野家杂交猪中的分布存在着极显著的差异(P<0.01)。GPAT在所检测的12种组织中均表达,其中肝脏中表达量最高。研究结果为肉质和风味性状分子标记的确定提供了基础。     

猪MMP9基因的序列及分子进化分析

MMP9属于基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)家族成员,该家族是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)降解过程中必不可少的酶.通过分析NCBI数据库中猪MMP9基因的序列,发现存在长为500 bp的不匹配区域,针对该区域设计两对引物进行扩增,得到猪MMP9基因确切的基因组序列.并发现10处碱基替代和1处插入突变.结合NCBI中已有的14个物种MMP9的氨基酸序列,利用生物学软件进行了分子进化分析,得到如下结果:(1)聚类分析显示,14个物种明显归为2类.8个哺乳动物种为一紧密类群,鸡与爪蟾和鱼类聚为一松散类群,该聚类结果与公认的动物分类及进化关系密切吻合;(2)PAMIA的Branch模型预测显示,猪、牛与马在分化过程中MMP9基因受到纯化选择作用(ω=0.2297);Site模型预测显示,猪MMP9基因有11个点为正选择氨基酸位点.     

分子水平上的适应进化

从分子进化的概念、分子进化中性论和生物大分子的适应进化(大分子结构适应方面的进化和适应进化的机制方面)论述了分子水平上适应进化的方式及其特点。     

转座子对植物基因和基因组进化的贡献

转座子在被发现具有转座功能以前,被看作是作用在个别基因或整个基因组结构不寻常的诱变因素。在玉米中首先发现和认识转座子特征后,已在所有生物中发现其的存在,包括已研究的植物物种。在带有大而复杂基因组的植物中,转座子占核DNA的组成超过50％,但对每一个物种而言,尚缺乏有关转座子对许多物种适应性具有促进作用的证据。在每一植物物种中,     

新干特早柚GPAT基因5'端克隆及序列分析

采用5'-RACE技术从新干特早柚(Citrus grandis cv. Xingantezaoyou)叶片中克隆出一条长832 bp的GPAT基因5'端cDNA片段(GenBank 登录号:DQ193970).序列分析结果表明:该cDNA片段序列与其它科属植物的GPAT基因序列的同源性差异较大,除与同类植物--温州蜜柑(Citrus unshiu)的同源性高达98.9%,与红花(Carthamus tinctorius)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、非洲油棕榈(Elaeis guineensis)、豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)的同源性分别为62.5%、54.6%、48.2%、47.4%、46.9%;其所编码的氨基酸序列与红花、拟南芥、非洲油棕榈、豌豆、辣椒的同源性分别为51.6%、60%、45.1%、48%、52.3%,与细菌(Bacillus amyloliquefaciens)的同源性仅为18.9%,说明GPAT基因的氨基酸序列具有种属特异性.     

Genetic Evolution Analysis on Wild Isolates of Citrus Tristeza Virus Originated in China Based on Coat Protein Genes Sequences

The coat protein （CP） genes were cloned and sequenced from viral particles of 11 isolates of citrus tristeza virus （CTV） collected from wild citrus plants in China and 4 Chinese isolates from cultivated sweet orange and pummelo varieties, respectively. By analyzing and comparing the nucleotide and amino acid sequences of CP genes, the 11 wild CTV isolates were found over 92% identical with 4 Chinese CTV isolates and 21 exotic CTV isolates from cultivated citrus. From 91 to 100% of the CTV CP gene sequences in wild type citrus plants were generally well conserved. Genetic evolution analysis indicated that the GC% of the CP gene was less than AT%, and more transition were found in the CP genes than transversion with the transition/transversion ratio ranging from 6.3 to 7.0 among species. The substitution frequency was the highest at the third codon, followed by the first and second codon. The ratio of non-synonymous mutations （du） to synonymous mutations （ds） was far lower than 1, suggesting that the CP gene might have experienced purifying selection in the evolution. Phylogenetic analysis revealed that the 11 CTV isolates in Chinese wild type citrus belonged to different phylogenetic clusters, and shared higher homology and closer relationships with other cultivated citrus CTV isolates from different countries, which indicated complicated genetic relationships among the CTV isolates. In addition, CTV isolates with similar biological characteristics usually located into the same clusters. Therefore, the conclusion was drawn that pathogenicity was critical to evolution and origin of CTV.     

低温锻炼期间柑桔原生质体SOD和CAT酸活性的变化

３种抗寒性不同的柑桔胚性愈伤组织原生质体经低温锻炼后,原生质体抗寒力得到增强,并在第１２ｄ达到最大。柑桔原生质体ＳＯＤ、ＣＡＴ酶活性变化同步提高,而细胞膜脂过氧化水平随低温锻炼进程逐步下降,至第１２ｄ回升。结果表明：柑桔原生质体ＳＯＤ、ＣＡＴ酶活性与抗寒性正相关,而ＭＤＡ的含量则与抗寒性成负相关,可以利用柑桔原生质体ＳＯＤ、ＣＡＴ酸活性和ＭＤＡ的含量鉴定柑桔原生质体的抗寒性。     

睡莲转录因子bZIP家族的分子进化以及功能分析

【目的】基于睡莲基因组鉴定睡莲bZIP（basic leucine zipper）家族成员,并对其进行分析,以揭示睡莲bZIP家族的分子进化和功能。【方法】从Waterlily Pond数据库获取睡莲基因组序列,利用HMMER3.0程序识别睡莲的bZIP家族成员,并使用CDD程序进一步确认其含有的保守bZIP结构域,使用IQ-tree软件构建系统进化树。利用ExPASy和SOPMA在线网站进行蛋白质结构分析,通过MEME程序进行保守基序分析,使用MCScan和Circos软件对基因复制事件进行分析以及可视化展示。从NCBI下载睡莲转录组数据（SRA Study：SRP222853）,用R软件对睡莲bZIP家族成员表达数据的Pearson相关系数（PCC）进行计算和可视化分析,使用Cytoscape软件对NcbZIP成员之间的表达数据关系进行分析。【结果】从睡莲基因组中共鉴定出46个bZIP家族成员,按成员在染色体上的分布命名为NcbZIP01—NcbZIP46。根据系统进化分析可以将睡莲bZIP家族成员分为A、B、C、D、E、G、H、I、J和S共10个亚家族,其中A亚家族所含成员最多（11个）,相同亚家族成员具有相似的保守结构域和基因结构。理化性质分析表明,睡莲bZIP家族成员蛋白质长度介于101—1 898 aa,分子量大小介于12.04—214.64 kD。染色体定位分析发现,睡莲共有14条染色体,46个bZIP家族成员不均匀地分布在其中的10条染色体上,其中1号染色体上分布最多。睡莲bZIP基因家族发生10个复制事件,其中9个片段复制事件,1个串联复制事件,A亚家族所含基因复制事件最多（3次）。对NcbZIP成员在不同组织下的表达进行分析,根据表达情况分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组,Ⅰ组成员在所有组织中均高度表达,Ⅱ组成员几乎在所有组织中均不表达,Ⅲ组成员在不同组织中表达水平各不相同,其中C、D和G亚家族的大部分成员集中在Ⅲ组。通过睡莲bZIP成员表达量的Pearson相关系数分析,发现NcbZIP45与所有NcbZIP成员之间的相关性最高。【结论】在睡莲基因组中鉴定出46个bZIP成员,分为10个亚家族,不均匀地分布在14条染色体上,结构进化保守,组织表达模式多样。     

中国野生柑橘上衰退病毒分离株分子特征分析

 【目的】了解中国野生柑橘上携带柑橘衰退病毒（CTV）分离株的CP/HinfⅠRFLP组群构成和分子特征。【方法】运用RT-PCR对采自中国云南、广西、四川、湖南、江西等省11个野生柑橘上CTV分离株的病毒衣壳蛋白基因(CPG)进行扩增，利用RFLP和SSCP对CPG进行分析，并将测定的CPG序列进行同源性比较和聚类分析。【结果】发现野生柑橘上11个CTV分离株以单一组群感染为主；这些CTV分离株CPG的核苷酸序列和相应的氨基酸序列同源性分别为92.5％～99.5％和95.0％～100％；与GenBank收录的9个全基因组CTV分离株的相应基因序列进行聚类分析，其核苷酸序列和氨基酸序列同源性分别为92.1％～98.8％和94.6％～100％。【结论】序列同源性比较说明CTV CPG具有高度保守性，同时系统进化分析表明收集到的野生CTV分离株与国外分离株分属5大类群，具有较复杂的亲缘关系。     

蜜蜂丙糖磷酸异构酶基因及其编码蛋白的生物信息学分析及分子进化研究

运用生物信息学的方法对蜜蜂丙糖磷酸异构酶(AMTPI)基因及其编码蛋白序列进行了初步分析,得到了与基因和蛋白质组学研究相关的一些基本参数.结果表明,AMTPI基因序列由744个碱基组成,编码由247个氨基酸组成的蛋白质.AMTPI总的原子数目为 3 818,分子式为C1 207H1 920N328O359S4,分子量为 26 898.71,等电点pI＝8.04,摩尔消光系数为 34 950,在哺乳动物体内的半衰期为30 h.疏水性分析结果表明AMTPI为亲水蛋白,不稳定参数为27.32,属较稳定蛋白,不含信号肽序列,跨膜结构不明显,亚细胞定位于细胞质.AMTPI具有多种二级结构形式,是典型的(α/β)8结构,在SWISS-MODEL服务器三维建模后,运用ViewerLite 5.0进行序列编辑,获得了AMTPI的三级结构模型.多重比对结果显示,多个物种丙糖磷酸异构酶(TPI)的整体相似度较高,有多个保守结构,可以作为分子进化研究的材料.用MEGA 4.0软件按Minimum evolution方案进行分子系统演化分析,获得了TPI氨基酸序列的分子进化树.     

橡胶树HbSUT3的分子进化分析

【目的】揭示HbSUT3的分子进化特点,及其与产量的相关性。【方法】克隆获得橡胶树5个大规模推广品种、9个1981′IRRDB野生种质和7个橡胶树属其它种或变种共计21份材料的HbSUT3及其同源基因（统称为SUT3）的cDNA序列,以及其中10个材料的基因组序列,利用MEGA软件(版本4.02)对获得的序列进行基因序列分析,并采用NJ法构建分子进化树。【结果】橡胶树属不同材料的SUT3均由4个外显子和3个内含子组成,其cDNA编码区长度均为1 608 bp;不同材料序列的转换/颠换比均小于2.0,Ks值普遍大于Ka值;系统进化分析显示,高产的橡胶树种质趋于聚为一类,但橡胶属不同种的材料也可以聚在一起。【结论】橡胶树HbSUT3是一个进化相对保守的基因,其分子进化与橡胶树产量性状有一定的相关性,橡胶树属内的不同种和变种可能属于一个物种综合。