线粒体DNA标记在头足纲动物分子系统学中的应用

动物线粒体DNA(mtDNA)基因组具有在细胞中大量存在、缺少重组、多为母系遗传、缺少内含子以及进化速率高等特点,广泛应用于比较和进化基因组、分子进化、种群遗传、物种鉴定和不同分类水平上的系统发生学研究。头足类作为软体动物门中的重要经济种类,其分类和系统进化研究历来是热点领域。本文主要对头足类动物mtDNA组成与特点(包括基因组成、重排等)、常用mtDNA标记对其不同分类阶元的适用性以及线粒体基因片段和全基因组在头足类系统演化中的作用进行了阐述,并对未来发展进行展望。     

中国鲇形目鱼类核型研究进展

开展鱼类核型分析对鱼类的遗传、变异、分类、系统演化、性别决定、杂交育种以及环境污染监测等研究具有重要意义.鲇形目鱼类在我国水产养殖中占有重要地位,同时也是研究鱼类染色体进化与性染色体分化的良好材料.本文综述了我国35种鲇形目鱼类及其杂交子一代和多倍体的核型研究进展,分析了不同类群中的核型特征,并对部分类群的染色体进化关...     

脊尾白虾线粒体基因组应答饥饿的甲基化特征分析

为研究脊尾白虾应答饥饿的线粒体基因组表观遗传学特征,本研究在筛选适宜脊尾白虾线粒体基因组甲基化位点分析的BSP引物基础上,对不同饥饿期该虾线粒体基因组的甲基化特征进行了分析。共设计覆盖脊尾白虾线粒体全基因组序列的BSP引物51对,经验证其中10对引物可用于脊尾白虾线粒体基因组的甲基化特征分析,选用其中具有稳定扩增产物的5对引物分别对饥饿10、20和30 d的脊尾白虾线粒体基因组的甲基化特征进行了分析,结果表明,脊尾白虾耐受饥饿的平均死亡时间为19.8 d,最长耐受时间为48 d,在不同饥饿阶段线粒体基因组均可发生甲基化现象,且在第10天时甲基化比例最高,而第20和30天时甲基化比例反而降低;甲基化主要发生在ND基因位点上,据此推测这种甲基化可能用来调节能量代谢相关的电子传递链过程。本研究首次揭示了脊尾白虾线粒体基因组存在甲基化现象,为展开虾类线粒体基因组表观遗传学研究奠定了理论基础。     

颈链血苔虫线粒体基因组的测定及其系统发育学意义

本研究测定了颈链血苔虫的线粒体基因组。它是一个双链闭合环状分子,全长14144bp,与其他后生动物相比相对较小;颈链血苔虫线粒体基因组所有的基因都编码在同一条链上。相比其他后生动物它具有独特的基因排列顺序,而且与已发表的两个苔藓动物线粒体基因组相比,基因排列顺序也显著不同,这说明苔藓动物线粒体基因组经历了大规模的基因重排过程。基因排列顺序比较分析的结果支持苔藓动物为原口动物的观点,提示我们基因排列顺序的比较分析可能会成为苔藓动物门进化地位确定的良好途径。     

河川沙塘鳢线粒体基因组重排机制及分子标记筛选

采用引物步移法PCR扩增,获得全长为16846 bp的河川沙塘鳢(Odontobutis potamophila)线粒体全基因组DNA(mt DNA),并对其基因结构、重排机制及在系统发育中的应用进行了分析。研究结果:(1)河川沙塘鳢mt DNA由37个基因和1个非编码控制区组成;除ND6和8个t RNA外,其他基因都编码在重链(H)上;t RNA基因因发生滑移重排(shuffling),将经典的线粒体基因组HSL(t RNAHis–t RNASer–t RNALeu)排列变成了SLH(t RNASer–t RNALeu–t RNAHis)排列,造成在t RNALeu与t RNAHis、ND4与t RNASer之间分别插入了320 bp和42 bp的两个"匿名区"。(2)检测的112种鲈形目(Perciformes)鱼类中,仅有13种(11.61%)发生了mt DNA基因重排现象,而沙塘鳢属的中华沙塘鳢(O.sinensis)、平头沙塘鳢(O.platycephala)与河川沙塘鳢的基因重排位置一致,揭示其可能是沙塘鳢属鱼类进化过程中的一个重要分子"标签"。(3)筛选得到的两个分子标记ND4和ND5基因,适合用于虾虎鱼亚目(Gobioidei)鱼类科阶元水平的系统发育关系的重建。     

10种软骨鱼线粒体基因组特征分析

综合分析了软骨鱼10个物种的线粒体基因组全序列,全面揭示软骨鱼线粒体基因组的基本特征、蛋白质编码基因和差异位点等.软骨鱼10个物种线粒体基因组均编码后生动物标准的37个基因,而且其基因排列完全相同.真鲨目和鳐形目线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的Ka/Ks比值都远远低于1(0.019 1～0.156 4),显示出较强的纯化(负)选择.基于线粒体基因组构建的系统发育树结果显示,软骨鱼纲分为两支:全头亚纲和板鳃亚纲.在板鳃亚纲内部,鳐形目和鲼形目聚为一支;真鲨目、鼠鲨目、须鲨目、虎鲨目和角鲨目聚为一支,其亲缘关系为:{[(真鲨目+鼠鲨目)+须鲨目)]+虎鲨目}+角鲨目.软骨鱼线粒体基因组差异位点分析表明,在软骨鱼群体遗传的研究中,had5和nad4基因是理想的分子标记,可以作为coxl基因辅助的分子标记,用于分析软骨鱼不同群体之间的遗传多样性,为其生物多样性的保护及合理利用其生物资源提供更多保障.     

家鹅细胞色素b基因序列及系统发育研究进展

线粒体DNA细胞色素b(cytochromeb)基因由于自身比较独特的结构、功能及进化特性,序列测定容易进行等特点而被应用于家鹅的分子系统发育研究,本文介绍了利用细胞色素b基因作为分子标记来研究家鹅的起源、分类及其系统进化关系的进展情况。     

基于线粒体COI基因序列的磷虾目分子系统进化

为探讨磷虾目物种的系统进化关系,以磷虾目的 50种磷虾为研究对象,分析其线粒体COI基因序列的分子变异,构建系统发育树,初步探讨了磷虾种属间亲缘关系。所分析COI基因可比序列长度为519 bp,共包含258个变异位点,全部为碱基替换,无插入/缺失位点。四种碱基含量分别为A 27.58%、T 35.47%、G 18.88%、C 18.07%,碱基A+T含量(63.05%)显著高于G+C含量(36.95%),表现出明显的T偏倚特点。50种磷虾的种间遗传距离为0.065~0.306,其平均值为0.186;而种内遗传距离为0~0.071,其平均值为0.017,平均种间距离约为种内距离的11倍。根据物种鉴定最小种间遗传距离0.020的观点,COI基因序列间的差异能够很好地区分各磷虾种。基于COI基因分别构建了4种系统进化树:邻接树(neighbor-joining,NJ)、极大似然树(maximum likelihood,ML)、最大简约树(maximum parsimony,MP)及UPGMA(unweighted pair-group method with arithmetic means)树。它们拓扑结构基本一致,均可分为三大支系:假磷虾属处于系统树的基部,是磷虾目中最早分化出来的一支;而包含磷虾种类最多的磷虾属则最后分化出来,表明其为磷虾类中相对较新的一个属。本研究较全面地阐述了磷虾目的系统进化关系,结果表明磷虾目的线粒体COI序列变异可以用来研究磷虾属、种的分类单元及其系统进化问题,具有较好的理论和应用价值。     

基于线粒体COI与16S rRNA基因序列探讨贻贝属的系统发育

比较分析了贻贝属5个种的线粒体DNA COI及16S rRNA基因片段序列,确定了贻贝属的系统进化关系。以翡翠贻贝（Perna viridis）和条纹隔贻贝（Septifer virgatus）为外群,基于距离法（NJ）、最大简约法（MP）、最大似然法（ML）、贝叶斯演绎法（BI）及贝叶斯联合模型分析法构建分子系统树。系统发育分析结果表明,5种贻贝[Mytilus edulis,紫贻贝（M.galloprovincialis）,盖勒贻贝（M.trossulus）,厚壳贻贝（M.coruscus）,加州贻贝（M.californianus）]在系统树上聚为2支。加州贻贝最为原始,厚壳贻贝次之。其中,紫贻贝和M.edulis具有很近的亲缘关系,而厚壳贻贝和加州贻贝的亲缘关系近。研究结果为贻贝属物种进化、迁移及其育种研究提供了理论基础。     

拟腹吸鳅属鱼类线粒体基因组特征与系统发育分析

为了解拟腹吸鳅属(Pseudogastromyzon)鱼类的系统发育特征,对已获得的11种该属鱼类进行线粒体基因组的测序与分析,结果表明,其线粒体基因组的长度在16 560～16 574 bp之间,且基因组成和排列模式与大多数脊椎动物线粒体基因组基本一致;各线粒体基因组序列中A+T的含量均超过50%,并存在反G偏倚现象。通过对11种拟腹吸鳅属鱼类线粒体基因组13个蛋白质编码基因与控制区序列的比较发现：在COⅠ基因中有一段6 bp的碱基插入和缺失;D-loop基因的进化速率介于蛋白质编码基因之间,ND4、ND5、Cyt b和D-loop等基因适合作为本属鱼类种间系统发育研究的分子标记。基于COⅠ基因序列的11种拟腹吸鳅属鱼类种间遗传距离以及基于线粒体基因组序列构建的11个种系统发育树研究表明,九龙江拟腹吸鳅(P.fasciatus jiulongjiangensis)与梅花山拟腹吸鳅(P.meihuashanensis)应为拟腹吸鳅(P.fasciatus fasciatus)的同物异名。9个有效种可以分为两大类：颏部吸附器为品字型的3种属于品唇鳅亚属(Labigastromyzon),...     

皮氏蛾螺和水泡蛾螺线粒体基因组及核糖体ITS2的比较研究

利用PCR技术分别扩增皮氏蛾螺和水泡蛾螺的线粒体全基因组以及核糖体第二转录间隔区ITS2,对所得序列进行了分析。结果表明,皮氏蛾螺和水泡蛾螺的线粒体基因组全序列长度分别为15 255bp、15 265bp,具有相似的碱基组成和AT含量,其基因排列顺序完全一致,蛋白质编码基因长度相同,两种螺的ITS2分别为340bp和329bp,一致性达83.6%。经比对发现,皮氏蛾螺和水泡蛾螺的线粒体基因组及ITS2序列与已知的新腹足目动物相似。利用线粒体全基因组和核糖体序列构建系统发育树,两种序列的分析均显示皮氏蛾螺和水泡蛾螺亲缘关系较近。     

长臂虾科线粒体基因组结构与系统进化分析

综合分析了长臂虾科(Palaemonidae) 14个物种线粒体基因组的全序列,发现长臂虾科线粒体基因组的长度为15396～15967 bp,A+T含量为58.97％～69.09％;长臂虾科内不同属线粒体基因组的基因排列各不相同,与十足目(Decapoda)线粒体基因组的原始排列相比,除沼虾属(Macrobrachiu...     

短尾派线粒体基因组特征及基因差异位点分析

分析了短尾派14个物种线粒体基因组全序列,初步揭示了短尾派线粒体基因组的基本特征。短尾派线粒体基因组的基因排列与泛甲壳动物线粒体基因组相比,发生了大规模的基因重排;然而,trnH基因的易位是短尾派14个物种所共有的,从而可以视作短尾派线粒体基因组的一个共同衍征。绒螯蟹属和青蟹属所有13个线粒体蛋白质编码基因的Ka/Ks比值均远远低于1,显示出很强的纯化(负)选择。从线粒体基因组13个蛋白质编码基因和2个核糖体RNA基因的差异位点分析可以看出,在短尾派和青蟹属群体遗传学的研究中,nad5、nad4和nad2基因可以作为coxl基因辅助的分子标记;而在绒螯蟹属群体遗传学的研究中,nad5和nad4基因可以作为coxl基因辅助的分子标记。     

Application of fluorescence in situ hybridization (FISH) techniques to fish genetics: a review

The technology is now in place for major advances in the genetics and cytogenetics of fishes at the molecular level. One promising method with broad application is fluorescence in situ hybridization (FISH). Methodologies of FISH and the current and potential uses of these chromosomal techniques in fish genetics are reviewed. Highly repetitive ribosomal genes (rDNAs) and the multicopy genes for histones have been localized in several fish species and are providing new information on the evolution of salmonid genomes. Microdissection techniques such as those used to examine the Y chromosome of lake trout can produce paint probes useful in determining chromosomal arm homologies between closely related species. Repetitive sequences isolated from various fish species have been localized to centromeres, telomeres, and sex chromosomes. Some of these are currently being used as species-specific, chromosome-specific or sex-specific probes in aquaculture of fishes. Centromeric and telomeric probes have been used to examine intraspecific chromosome rearrangements such as the transposition of rDNA. Similarly, these types of probes could be used as genome markers for examining interspecific hybrids and in the study of nuclear organization (i.e. the spatial arrangement of chromosomes in interphase cells and gametes) Chromosome mapping of single copy genes, microsatellite loci and syntenic gene groups is now possible with FISH techniques and will be useful in isolating quantitative trait loci (QTL) of importance in aquaculture.     

艾氏蛇鳗线粒体基因组全序列结构分析和系统发育关系探讨

本研究采用高通量测序技术获得了艾氏蛇鳗(Ophichthus evermanni)线粒体基因组全序列, 并对其结构和特征进行了分析。结果表明, 艾氏蛇鳗线粒体基因组全长 17759 bp, 包含了 13 个蛋白编码基因(PCGs)、22 个转运 RNA 基因(tRNA)、2 个核糖体 RNA 基因(rRNA)、2 个控制区(D-loop)和 1 个轻链复制起始区(O_L)。线粒体 DNA 全序列的碱基组成分别为 A (31.27%)、G (16.19%)、C (26.22%)和 T (26.32%), 其中 A+T 含量(57.59%)大于 G+C 含量 (42.41%), 呈现出明显的 A+T 偏好性。与大多数硬骨鱼类不同, 艾氏蛇鳗线粒体基因组中发生了基因重排现象, ND6 基因和 tRNA-Glu 移到了 tRNA-Thr 和 tRNA-Pro 之间, 且 ND6 基因上游还存在另一个高度同源的 D-loop 区。 tRNA-Gln (Q)、tRNA-Ala (A)、tRNA-Asn (N)、tRNA-Cys (C)、tRNA-Tyr (Y)、tRNA-Ser^UCA (S1)、tRNA-Glu (E)、 tRNA-Pro (P)和 ND6 9 个基因位于 L 链, 其余基因均位于 H 链。除 tRNA-Ser (AGC)外, 其余 21 个 tRNA 均为典型的三叶草二级结构。分别采用邻接法和最大似然法, 基于 12 个蛋白编码基因(ND6 除外)构建了蛇鳗科鱼类系统发育关系树。结果显示艾氏蛇鳗与短尾蛇鳗(O. brevicaudatus)和食蟹豆齿蛇鳗(Pisodonophis cancrivorus)的亲缘关系较近, 蛇鳗属是蛇鳗科鱼类中分化较晚的一个类群。研究结果丰富了蛇鳗科鱼类线粒体基因组数据库, 也为该类群鱼类的系统分类研究提供了参考资料。     

耐盐碱鱼类的生理和分子机制研究进展

耐盐碱鱼类生理和分子适应机制的解析,是培育适于中、高碱度盐碱水域增养殖种的先决条件。围绕世界各国适于中、高碱度盐碱湖泊养殖的鱼类代表种,从组织结构的微观调整、血液离子和渗透压调节、特殊氨氮代谢的形成、酸碱调节、激素调节以及基因组特定区域的选择性表达和适应等方面进行归纳总结,提出耐盐碱鱼类的盐碱适应机制具有多样、复杂、系统性强的特点。建议借助先进的基因功能研究方法,系统整合耐盐碱鱼类在生理、表型、行为和各种组学的遗传信息,将相关性探索研究拓展到基因水平的因果关系确定,推动耐碱鱼类的分子遗传基础与分子适应性进化机制的研究进程。     

Gene Knockdown: A Powerful Tool for Gene Function Study in Fish

So far, there are a number of fish genome projects, including experimental and economically important fish that provide available DNA sequence information. However, the function of a gene cannot be deduced only by its DNA sequence. Therefore, a technique with which to investigate the function of the fish gene is needed. Gene knockdown (GKD), or antisense technology, is now being used as a powerful technique to study gene functions in living organisms. GKD effects result from the introduction of an antisense molecule into living cells. The antisense agents bind to target messenger RNA, thus inactivating the target gene expression. The appropriately spatial inhibitory effects on protein production from corresponding gene resulted in the phenotypic change. Therefore, the function of the gene can be understood. To date, there are a number of antisense molecules that can affect efficient GKD in fish. These include antisense oligonucleotides, small interfering RNA, and ribozyme. These antisense molecules cause specific gene inhibitor effects with different mechanisms. The various antisense mechanism types facilitate a number of GKD applications with various approaches in animals. In this review, we demonstrate the characteristics of each antisense molecule, its mechanism, and its application, especially for gene functional analysis in fish.     

建鲤基因组中一个ty3-gypsy反转录转座子的发现与分析

转座子是动植物基因组的重要组成部分,在前期研究中发现建鲤(Cyprinus carpio var.jian)基因组中存在一个ty3-gypsy反转录转座子类型的转座子,并将其命名为JRE转座子(Jian carp Retrotransposon,JRE)。为了研究JRE反转录转座子在建鲤基因组中的功能,采用PCR扩增、荧光定量PCR和原位杂交等方法对JRE转座子的特性进行了研究。JRE反转录转座子全长5126 bp,具有5?端470 bp和3?端453 bp长末端重复片段(long terminal repeat end,LTR),中间的开放阅读框(ORF)包括核心蛋白基因(gag)和酶基因区域(pol),其长度为4203 bp。pol基因具有典型的ty3-gypsy反转录转座子结构,基因顺序为PR-RT-RH-IN基因。对pol基因的同源分析表明,其与虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)、栉孔扇贝(Azumapecten farreri)、大堡礁海绵(Xiphophorus maculates)和斑剑尾鱼(Xiphophorus maculates)pol基因相似性分别为40.7%、40.0%、32.8%和30.1%,因此JRE可能属于JULE反转录转座子家族。采用实时定量PCR对JRE转座子在建鲤基因组内的拷贝数进行了测定,结果表明其拷贝数为124,同时对不同组织中的m RNA表达量的研究表明,JRE转座子在建鲤肝、肾、血、肌肉、性腺5种组织中均有表达,在肾和肝中表达量略高。染色体原位杂交结果表明,JRE转座子在建鲤的染色体上随机分布,没有明显的规律性。本研究表明,JRE转座子具有典型的反转录转座子结构,属于JULE转座子的分枝,在染色体上的分布不多,其转录活性并不是很高,对我们了解建鲤基因组构成和特点增加了知识储备,同时为利用转座子的活性进行转基因研究提供了一种新的途径和工具。