Tamura模型下DNA序列点突变熵性质的研究

【目的】研究在较复杂的核苷酸替换模型,即Tamura模型下DNA序列中4种核苷酸频率随世代变化的规律,以得到序列熵的性质,为了解生物进化机理奠定基础。【方法】在Shannon信息熵理论基础上,利用La-grange乘数法进行理论证明,并用Mathematica软件模拟了Tamura模型下DNA序列中4种核苷酸组成的变化规律和序列熵的变化过程。【结果】DNA序列在Tamura模型下发生突变,各核苷酸频率随世代变化逐渐趋于平衡,且序列熵趋于最大值。【结论】核苷酸突变具有保熵性,验证了前人生物是朝着多样性增大的方向发展进化的结论。     

玉米Zma006292基因克隆与序列分析

【目的】玉米是世界主要农作物之一,生物及非生物胁迫对玉米产量影响严重。植物复杂的逆境胁迫信号转导途径中,NAC转录因子通过调控诸多基因的表达发挥其抗逆功能。本研究从玉米自交系B73中分离得到ATAF亚家族NAC基因Zma006292,并对其进行序列分析。【方法】RT-PCR技术克隆基因全长cDNA,通过序列比对和构建系统进化树分析Zma006292氨基酸序列特征和进化关系。通过生物信息学预测氨基酸组成特征、保守结构域、亚细胞定位和蛋白三级结构。【结果】克隆得到Zma006292全长cDNA 609bp。     

林麝(Moschus moschiferus)FSHR基因的克隆及进化分析

【目的】克隆林麝FSHR基因有助于了解其结构、功能及进化。【方法】运用PCR产物克隆测序的方法获得了FSHR基因的DNA序列序列,并运用Chmmosoma 1.62、DNAStar 7.2等生物信息学软件分析了基因的进化和相关蛋白质性质。【结果】获得一段全长为2 088 bp的林麝FSHR基因DNA序列,含有一个CDS区(1 971 bp)和5’UTR区(117 bp),共编码656个氨基酸残基(GeneBank登记号为:MG787948);蛋白为疏水性蛋白。碱基序列的同源性分析发现在偶蹄目中具有很高的同源性,林麝与家牛(Bos taurus)的相似性最高(96.1%),与原鸡(Gallus gallus)最低(71.2%)。基因进化分析显示用13个物种FSHR基因CDS序列构建的NJ树与ME树结构一致,表明FSHR基因适合用于构建不同物种间的系统进化树。【结论】林麝FSHR基因的克隆和进化分析为今后深入研究促卵泡激素受体基因功能以及开展林麝相关功能基因的表达机制研究提供了理论依据。     

土壤污染耦合模型的有限元模拟及参数反演

【目的】对污染物在土壤环境中的运移分布规律进行模拟,并对模型中的主要参数进行反演。【方法】以土壤中的硝酸盐氮和氨氮为研究对象,建立一维数学耦合模型,用建立的模型对不同时间和不同深度土壤的硝酸盐氮和氨氮含量变化进行分析,并给出其求解的有限元过程。在此基础上,采用微分进化算法对建立的一维耦合模型的多个参数进行反演。【结果】构建了土壤污染一维耦合模型,用该模型对不同时间和不同深度土壤的硝酸盐氮和氨氮含量变化进行分析,结果表明,污染物在土壤中的含量达到一定值后会趋于稳定或降低,说明污染物在土壤中先有一个积累过程,然后有一个释放过程。采用微分进化算法反演得到的一维耦合模型的主要参数值与真值较为接近。【结论】构建的一维耦合模型可以定量地研究污染物在土壤中的运移分布规律;遗传进化反演算法可为土壤水分运动及溶质运移数值模拟提供所需的基本参数。     

烟草抗马铃薯Y病毒病相关基因NtPsaN的克隆及表达分析

【目的】从高抗PVY烟草品种VAM中克隆抗病相关基因,分析该基因的序列特征、进化关系和表达特性,研究其在烟草抗PVY防御反应中的作用,为培育抗PVY烟草新品种奠定基础。【方法】利用SSH结合cDNA芯片筛选出来的病害诱导特异表达基因片段,通过RACE技术克隆烟草抗病相关基因;生物信息学分析该基因保守结构域以及序列特征;采用MEGA4.0软件构建系统进化树;利用实时荧光定量RT-PCR技术研究该基因的表达特性。【结果】克隆了1个烟草抗病相关基因,命名为NtPsaN,该基因具有PsaN基因家族保守结构域,OFR长度507bp,编码168个氨基酸;构建了PsaN亚基系统进化树;实时荧光定量RT-PCR结果显示接毒之后该基因表达与不接毒对照相比有明显上调趋势。【结论】克隆得到一个烟草PVY抗病相关基因NtPsaN,其表达受PVY侵染诱导,该基因可能在烟草抵御PVY病害侵染过程中起重要作用。     

路边青叶绿体基因组特征与系统进化分析

【目的】确定药用植物路边青(Geum aleppicum Jacq.)叶绿体基因组结构、特征及基因组成情况,比较其与近缘种的叶绿体基因组结构和系统发育的关系。【方法】以路边青为材料,利用高通量技术测定基因组DNA序列,用NOVO Plasty组装叶绿体基因组,并进行序列分析,采用最大似然法(maximum likelihood ML)构建系统进化树。【结果】(1)路边青叶绿体基因组为典型的4分区域结构,全长为155 911 bp, GC值为35.6%,包括1个大单拷贝区(LSC)、1对反向重复区(IR)和1个短单拷贝区(SSC),序列长度分别为85 384、26 119、18 298 bp。路边青的叶绿体基因组共有132个基因,其中编码蛋白基因、rRNA基因与tRNA基因的数量分别为87、8、37个;(2)根据NCBI公开发布的24个蔷薇亚科植物的叶绿体全基因组信息,筛选出蔷薇亚科植物叶绿体基因组的14个变异位点较高的叶绿体基因间隔区;(3)系统进化分析表明,路边青与同属的Geum macrophyllum Willd.和Geum rupestre(T.T.Yu&C.L.Li)...     

苏博美利奴羊胚胎期WNT2基因的组织表达及其生物信息学预测分析

【目的】检测WNT2基因在苏博美利奴羊胚胎期135 d不同组织中的表达水平,了解WNT2基因的分子结构和进化特征,从分子水平及进化特征上研究苏博美利奴羊的组织器官与WNT2基因表达之间的内在联系,为筛选细毛羊毛囊发育相关候选基因提供理论依据。【方法】采用qRT-PCR法研究苏博美利奴羊毛囊成熟时期WNT2基因在不同组织中的表达,并使用PROMO软件预测WNT2基因启动子区域序列的转录因子,并用Cytoscape_v3.5.1软件可视化,使用MEGA 7.0软件分析WNT2基因启动子区域序列的核苷酸组成成分及密码子的偏好性,并且利用绵羊、山羊、牛、人等9个物种的WNT2基因的DNA序列构建系统进化树。【结果】WNT2基因在皮肤组织中的表达量极显著高于心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏及肌肉组织。在绵羊WNT2基因启动子区域序列共预测出101个相关转录因子,4种碱基呈现均匀分布,CAG与UCU是使用相对较多的密码子,对WNT2基因的DNA序列系统进化树分析发现山羊和绵羊之间的进化关系比与其他哺乳动物进行比较时更为接近。【结论】建立了胚胎期135 d的苏博美利奴羊的不同组织中WNT2基因表达量的RT-PCR方法,并使用生物信息学软件对其分子结构和进化特征进行分析。     

菊花及其近缘种的分子进化与系统发育研究

分子进化与系统发育的基本关系就是在DNA水平探索生物进化的原因和机制 ,以生物大分子的信息推断生物进化的历史 ,重建系统谱系关系。该文分析了几个在菊花及其近缘种起源与亲缘关系研究中有代表性的CHS基因、CDS基因和核糖体nrITS基因等的分子进化和以其核苷酸与氨基酸序列进化差异构建的系统发育关系 ,概述了前人基于RAPD、AFLP和SSR等分子标记的以基因组DNA扩增片段的多态性构建的菊花及其近缘种的系统发育关系进展。作者比较了基于分子特征和表征特征研究菊花及其近缘种及品种起源与亲缘关系的异同点 ,认为只有将分子进化的系统发育研究与传统的基于形态、细胞和生理学研究的表征特征结合起来 ,才能最终澄清物种间的进化关系。     

基于DNA条形码基因快速鉴定帕米尔高原南麓部分地区农田叶蝉

【目的】 研究更加便捷高效的鉴定技术,提高叶蝉鉴定的速率,为帕米尔高原南麓部分地区叶蝉的鉴定及防治提供基础数据。【方法】 利用DNA条形码技术,选择mtDNA COI、Cytb、ITS2基因,运用通用引物PCR扩增并直接测序,借助生物信息学分析软件对比分析目的基因序列的相似性,构建系统进化树,分析遗传进化关系,获取叶蝉DNA条形码。【结果】 获得了19条mtDNACO1、Cytb及ITS2基因序列,COI基因6条、Cytb基因7条、ITS2基因6条,可作为叶蝉的DNA条形码,包括其中1条COI新序列,5条Cytb和6条ITS2序列。【结论】 获得19条叶蝉的DNA条形码,实现了帕米尔高原南麓部分地区农田4种叶蝉的快速准确鉴定。     

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。