杨树基因组中染色体基因丰度分化及EST序列对基因覆盖度的检测（英文）

高等植物基因组中,大部分序列为非表达序列,基因序列所占的比例很小,了解基因在基因组中的分布是研究基因组结构的一个重要方面。在美国能源部资助下,一个毛果杨无性系的基因组测序已经完成并对公众发布。杨树全基因组序列的完成,为我们了解林木基因组中基因的分布提供了一个特例。在本文中,我们利用泊松分析对杨树基因组中基因在各个染色体上的密度进行了检测,结果表明杨树基因组中各条染色体的基因含量存在显著差异。杨树全基因组测序项目揭示现代杨树基因组起源于一次古全基因组复制事件（称为杨柳科基因组复制）,所以杨树基因组不同染色体间存在很大的同源复制片段。但是我们的研究显示,杨树基因组中大多数高度同源的染色体上基因的密度与染色体间的同源性没有明显关系,这说明杨柳科全基因组复制事件后,各个高度同源染色体上的基因发生了流失,且基因流失的速率是不一样的。同时本文还对近九万条毛果杨EST序列进行了比对分析,结果显示这些EST序列覆盖的基因仅占杨树基因组中基因总数的16.8%左右。EST测序虽然是发现基因的一个重要手段,但小规模EST测序对基因的覆盖度很低,所以小规模EST测序的应用价值是有限的。     

家蚕线粒体基因组全序列测定与分析

家蚕（Bombyx mori)线粒体基因组全序列为15664bp,AT含量较高，为81．3％，包括13个蛋白质编码基因，2个rRNA基因，22个tRNA基因 一段498bp的A＋T富集区域。与其它10种节肢动物线粒体基因组全序列相比，家蚕与果蝇（Drosophila melanogaster)在核苷酸组成，编码偏好性，以及氨基酸组成上较相近，只是在基因排列上，tRNA^Met的位置发生了重排，在家蚕线粒体基因组中，tRNA^Met位于A＋T富集区与tRNA^Ile之间，而在果蝇中，其位于tRNA^Tln与ND2基因之间。     

水稻瘤矮病毒基因组S8片段全序列测定及其结构分析

应用RT-PCR技术克隆了水稻瘤矮病毒（Rice gall dwarf virus,RGDV）中国广东信宜分离物（RGDV-C）的基因组S8片段，并测定了全序列。结果表明RGDV-C基因组s8片段全长1578bp（GenBank登录No．AY216767），含有一个ORF，编码一个含有426个氨基酸的外层衣壳蛋白，基因结构与泰国的RGDV分离物基本一致，核苷酸和推导的氨基酸序列同源性分别为96．0％和99．1％，与植物呼肠孤病毒属（Phytoreovirus）的三叶草伤瘤病毒（Wound tumor virus，WTV）和水稻矮缩病毒（Rice dwarf virus,RDV）各分离物的核苷酸同源性分别为56．8％和55．3％～56．0％。从s8编码的外层衣壳蛋白亲缘关系、反向重复序列、病毒粒体被严格限制于薄壁细胞以及致瘤特性来看，RGDV与WTV比RGDV与RDV具有更近的亲缘关系。     

辣椒脉斑驳病毒文昌分离物基因组测序及分析

辣椒脉斑驳病毒（Chilli veinal mottle virus,ChiVMV）近年来严重危害海南黄灯笼辣椒的产量,开展针对该病毒的研究以求达到对其有效防控迫在眉睫。本研究分7段克隆了ChiVMV文昌分离物（ChiVMV Wenchang isolate,ChiVMV-WC）的基因组。分段克隆的测序结果通过拼接,共获得ChiVMV-WC基因组9717个核苷酸（nt）序列（GenBank登录号：GQ981316）。在核苷酸序列的第164位～第9270位存在一个大的开放阅读框（ORF）,编码一个多聚蛋白（分子量为350.44kD）。近年来被证实的马铃薯Y病毒科的一个新的ORF（pretty interesting potyviridae ORF,PIPO）存在于ChiVMV-WC基因组核苷酸序列的第2892位～第3110位,编码一个由72个氨基酸聚合而成的多肽（分子量为8.26kD）。ChiVMV-WC与ChiVMV其它分离物的基因组核苷酸序列比较发现该病毒存在着较高的变异率。本研究通过与同属内病毒的同源性分析以及系统进化树分析,确定了ChiVMV-WC在生物进化史上的地位。     

蜡状芽胞杆菌群三大类全基因组序列的同源性分析

全基因组比对一般采用全基因组范围内的序列比对,本文首次采用单基因在全基因组范围内进行基因排列比对,选取了蜡状芽胞杆菌群中的44个必须基因,在该群中3大类共5个(Bt.97-27,Bc.14579,Bc.10987,Bc.E33L和Ba.Ames Ancestor)全基因组进行横向比对,所有基因在各个基因组中的排列顺序完全一致,少有交叉,进一步证明:在蜡状芽胞杆菌群中,特别是在蜡状芽胞杆菌、苏云金芽胞杆菌和炭疽芽胞杆菌之间,存在相当大的基因相似性,这与前人的研究结果一致。这种相似性有利于将来用于在该群中所有菌株的全基因组测序装配中。     

苏云金芽孢杆菌基因组研究概况

迄今为止,全球已有2个Bt株菌株完成了全基因组测序,1个Bt菌株正在拼接中,15个Bt菌株正在进行测序中。已有22个晚质粒完成了全序列测定。助是作为生物农药使用最广泛的微生物菌株,也是最为成功地将其杀虫晶体蛋白基因应用于植物转基因的微生物。在基因组进化、新基因发现、基因表达调控等方面一直是科学家研究的热点,并取得了相当多的成果。本文概述了苏云金芽孢杆菌基因组测序现状、基因组特征及比较基因学等方面的研究进展。     

玉米农艺性状配合力全基因组关联分析和预测

一般配合力（GCA）是评价亲本自交系利用价值的一个重要指标。为解析玉米配合力遗传机理，以NCII遗传交配设计获得的537份杂交组合为材料，结合玉米5.5K液相育种芯片的11 734个高质量单核苷酸多态性（SNP）标记，采用7种多位点全基因组关联分析（MGWAS）方法挖掘新乡、周口和综合环境穗行数、粒长和粒宽GCA显著关联位点，并在MGWAS研究基础上利用5种基因组选择方法对GCA效应开展预测研究。结果表明，共检测到46个SNPs与穗行数以及2个籽粒性状GCA显著关联（P<8.52×10-7），其中10个位点被2～5种MGWAS方法同时检测到，8个SNPs被至少2个环境共定位。6个SNPs(1＿43440622、2＿69742504、2＿71037706、2＿197716855、5＿219239213和8＿134634317)为环境稳定和MGWAS方法稳定重叠的位点，是控制穗行数和籽粒性状GCA效应的重要位点。穗行数和粒宽GCA利用5种随机效应模型取得较高的预测准确性，为0.62～0.74，粒长GCA基因组预测精度较低，为0.28～0.45。3个环境中，多数情况下将不同MGWAS挖...     

美科学家首次完成一家四口全基因组测序

2010年3月10日,《Science》杂志在线发表了一篇关于一家四口（父母及其孩子）的全基因组测序的文章。通过测序,研究人员发现了影响人类自发性基因突变平均速度,以及一些与影响兄弟姐妹的疾病有关的基因。     

禾本科植物微卫星序列的特征分析和比较

微卫星或简单序列重复（simple sequence repeats,SSRs）广泛存在于真核生物的基因组中,是目前最有用的分子标记之一。本研究首次利用全基因序列对4个禾本科植物种,包括二穗短柄草（Brachypodium distachyon）、水稻（Oryza sativa）、高粱（Sorghum bicolor）和玉米（Zea mays）的SSR的类型、丰度（数量）、相对丰度、频率、长度和偏好性等进行了分析和比较。结果表明,禾本科植物中SSR的丰度与基因组大小成正比,而相对丰度与基因组大小相关不显著;三核苷酸和六核苷酸基序类型比其它类型更为丰富;不同物种皆呈现出明显的基序偏好性。总的来讲,除个别例外,禾本科植物的基因组中更倾向于富含A/T的基序。本研究结果为研究禾本科植物的基因组进化和SSR标记的开发提供了有价值的信息。     

穴居人基因组完成草图测序

一个38000年前的穴居人全基因组被来自德国的科学家进行了测序。这个研究小组已经在提取其他穴居人骨头中的DNA,并希望这些穴居人的基因组可以和现在人类的基因组进行前所未有的比较,因为从进     

绿头鸭线粒体基因组全序列分析及河鸭类系统发育关系

参照近源物种线粒体基因组序列设计引物15对,用PCR产物直接测序法测得绿头鸭线粒体基因组全序列,初步分析其基因组特点和各基因的定位。结果显示：绿头鸭线粒体基因组全长16606bp,共有13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个非编码控制区(D-loop),其组成和排列顺序与已知雁形目鸟类相似。基于GenBank已有D-loop区序列,用N-J法构建河鸭类系统进化树。结果表明：河鸭类分为3个进化枝。其中,家鸭、绿头鸭及斑嘴鸭构成一枝 ,初步推断我国家鸭起源于绿头鸭和斑嘴鸭,或是绿头鸭和斑嘴鸭的杂交后代。     

绢丝昆虫樟蚕线粒体全基因组克隆及序列分析

采用Long-PCR方法,克隆并测定了樟蚕(Eriogyna pyretorum)线粒体基因组全序列。樟蚕线粒体基因组全序列为15,327bp,基因组碱基组成为39.17%A,11.55%C,7.63%G,41.65%T,共有13个蛋白质编码基因、22个tRNA基因、2个rRNA基因和1个AT富含区(A+T-rich区)。樟蚕线粒体基因组结构与鳞翅目其他昆虫相同。除cox1和cox2基因外,其他蛋白编码基因含有典型的ATN起始密码子;13个蛋白质编码基因中,有11个使用TAA作为终止密码子。预测了22个tRNA基因的二级结构,发现除trnS1(AGN)缺少DHU臂外,其他的tRNA具有典型的三叶草结构。     

百脉根BIO和豌豆突变位点ELE2的比较基因组定位

豆科两侧对称花的花瓣具有背腹（DV）的分化以及可变的器官内部（IN）非对称性,在大小与形状上显示出不同的发育特征;因而花瓣的发育为克隆决定植物器官的形状与大小的关键基因提供了很好的实验系统。本研究对百脉根中BIO基因进行研究。百脉根bio突变体具有多效性,既影响花器官内部的对称性也影响器官的大小和育性,豌豆ele突变体的表型与bio相似。定位结果表明BIO和ELE2位于豆科基因组的共线性区段,提示BIO和ELE2可能是同源基因突变所致。本研究利用比较基因组定位方法,将BIO和ELE2候选基因锚定在豆科模式植物百脉根和蒺藜苜蓿基因组含有11个同源基因的BAC重叠群上。BIO和ELE2基因的克隆将有助于揭示豆科花瓣形态和大小调控的分子机理,进而为豆科作物遗传改良提供分子理论基础。     

马铃薯（SolanumtuberosumL．）全基因组水平上LTR-逆转座子的鉴定与进化分析

LTR-逆转座子是构成基因组特别是植物基因组的重要组分。它们在寄主基因组的进化过程中起到重要作用。马铃薯是重要的经济作物和粮食作物,其全基因组序列的公布为进一步研究其遗传组成和演化提供了基础。本文以马铃薯全基因组序列为材料,用结构分析和同源比对的方法分离得到9318个完整的LTR_逆转座子,7281个非完整（trtmcated）LTR-逆转座子元件和3657个soloLTR元件。进一步研究表明,gypsy类转座子在距今两百万年（millionyearsago,MYA）时转座活性被抑制,而copia类元件活跃至今。马铃薯和番茄比较基因组学的研究表明,LTR-逆转座子序列变异率为18．73％,远高于基因序列的7．37％和CDS序列的5．01％。     

茂原链霉菌DSM 40847全基因组测序及序列分析

茂原链霉菌（Streptomyces mobaraensis）是一种高GC含量的革兰氏阳性放线菌,它广泛用于生产转谷氨酰胺酶、博来霉素、莫能霉素等。目前,还没有相关研究报道茂原链霉菌的全基因组序列,这限制了基于功能基因挖掘和利用的定向育种以及分子遗传研究。本研究首次通过高通量测序技术对茂原链霉菌DSM40847进行全基因组测序,使用Velvet软件进行拼接得到266 contigs,整个基因组大小约7.5 Mb,GC含量为73.2%,序列已提交至美国国立生物技术信息中心（NCBI）的GenBank数据库。通过对基因组序列进行分析,成功鉴定转谷氨酰胺酶酶原激活相关蛋白基因,同时对该菌株的次级代谢产物合成基因簇进行了预测,相关研究结果将为茂原链霉菌的功能基因组学研究提供基础数据。     

豇豆叶绿体基因组密码子使用偏好性分析

为了探究豇豆（Vigna unguiculata）叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究从NCBI下载完整的豇豆叶绿体基因组序列,并对其进行结构分析。利用CodonW和CUSP对筛选获得的50条可编码蛋白序列（CDS）进行分析,获得GC1、GC2、GC3、RSCU、CAI、CBI、Fop、ENc、RFSC等重要参数,并进行中性绘图、PR2-plot绘图、ENc-plot绘图以及对应分析、最优密码子分析和其他物种对比分析。结果发现,豇豆叶绿体基因密码子更偏向以A或U(T)结尾,G和C在密码子各位置中的占比较低,平均值为36.31%;有效密码子数（ENc）的平均值为44.903,密码子偏好性较弱;GC1与GC2、GC3间均有相关性,表明碱基突变对密码子选择也有影响。从中性绘图、PR2-plot绘图、ENc-plot绘图结果可以看出,豇豆叶绿体密码子使用偏好性同时受到了碱基突变与自然选择的影响。本研究最终筛选出20个最优密码子,并将豇豆叶绿体基因组密码子使用频率与其他物种进行比较,发现豇豆与番茄在密码子使用频率上存在较高的相似度。本研究结果为提高豇豆叶绿体外源基因的表达效率提供了参考依据。     

鸡脚重性状的全基因组关联分析

鸡(Gallus gallus)脚重性状为鸡产业中的重要经济性状.为了揭示鸡脚重性状的遗传基础,寻找可用于鸡脚改良的分子标记,本研究以核心群京海黄鸡为实验动物,测定其脚重,利用简化基因组测序技术在整个基因组范围内检测与脚重相关的SNPs.共检测到16个与脚重相关的SNPs位点,其中13个集中分布在4号染色体上72.8～77.9 Mb区域;2个SNP位点rs475641139和rs475548810达到5％ Bonferroni全基因组显著水平(P＜5.5E-07),其余位点达到全基因组潜在显著水平(P＜1.1E-05).筛选每个SNP周围1 Mb区域内的基因,共找到9个可能的候选基因,并使用基因本体论(Gene Ontology,GO)数据库对9个候选基因的细胞组分、分子功能和参与的生物学进程进行了分析.结果表明二氢蝶啶还原酶(dihydropteridine deductase,QDPR)基因、LIM域结合蛋白2(LIM domain-binding protein 2,LDB2)基因、类184B家族(family with sequence similarity 184 memberB,FAM184B)基因、复合信号免疫球蛋白J结合蛋白(recombination signal binding protein for immunoglobulin kappa J region,RBPJ)基因、纤维母细胞生长因子结合蛋白2(fibroblast growth factor-binding protein 2,FGFBP2)基因、富亮氨酸重复蛋白5(F-box and leucine-rich repeat protein 5,FBXL5)基因、胆囊收缩素受体A(cholecystokinin receptor type A,CCK1R)基因、肌动蛋白互作蛋白1 (WD repeat containing protein 1,WDR1)基因和类桶状蛋白4(tubby like protein 4,TULP4)9个基因和4号染色体72.8～77.9 Mb区域可能为影响鸡脚重性状的重要候选基因和潜在功能区域.本研究为鸡脚重性状的标记辅助选择提供了理论依据.     

黄瓜、甜瓜和西瓜MLO基因家族的比较基因组学分析

MLO基因是植物特有的一类基因家族,在调控植物抵抗生物和非生物胁迫方面起着重要作用。为了揭示葫芦科作物MLO基因的遗传变异及系统发育关系,本文以黄瓜、甜瓜和西瓜基因组数据为基础,利用生物信息学方法对其MLO基因家族进行鉴定与分析。结果发现,黄瓜、甜瓜和西瓜基因组中共含有42个MLO基因家族成员,每一个物种均含有14个成员,且保守性强;系统发育关系揭示了这些成员在黄瓜、甜瓜和西瓜基因组中并不呈现一一对应关系,表明MLO型基因在这3种植物分化之后分别发生了扩展和丢失;进一步将其与模式植物拟南芥、番茄、豌豆MLO型白粉病基因进行聚类分析:一方面,借助于拟南芥MLO基因的分类标准,揭示了在黄瓜、甜瓜和西瓜基因组中也存在双子叶植物MLO型白粉病基因的特异区组,他们各自至少包含3个候选的白粉病基因,序列比对进一步发现这些基因均具有MLO型白粉病基因的典型结构特征,如7个跨膜结构域、钙调蛋白结合区以及两个缩氨酸区域(I和II);另一方面,大部分区组中包含的MLO基因均来源于拟南芥和黄瓜、甜瓜和西瓜MLO基因家族的成员,表明了MLO基因家族在拟南芥和葫芦科作物分化之前就已经存在。EST表达分析表明MLO基因广泛地参与到黄瓜、甜瓜和西瓜器官的营养生长和生殖生长。研究结果为揭示黄瓜、甜瓜和西瓜MLO基因的进化关系、功能及克隆表达分析奠定了基础。     

一个东北农田黑土样品宏病毒组的初步分析

病毒在地球上无处不在,几乎能感染任何生物,包括动物、植物、真菌以及细菌等,因而在生物地球化学元素和能量的循环过程中发挥重要作用。了解土壤病毒基因信息有助于我们深入理解病毒在生态系统中所扮演的角色。本研究选取一个东北农田黑土样品中的病毒为研究对象,基于病毒宏基因组测序技术获得土壤病毒基因序列,并利用生物信息分析方法揭示土壤病毒多样性。同时,结合个性化分析宏病毒组基因序列、进行功能基因分析、宿主预测和单病毒基因组组装和注释。研究发现该农田土壤检测到的病毒主要归属于有尾噬菌体目（Caudovirales,59.38%）和疱疹病毒目（Herpesvirales,2.56%）等2个病毒目中的29个病毒科,其中以长尾噬菌体科（Siphoviridae）、微小噬菌体科（Microviridae）的病毒数量最多,分别占44.48%和20.53%。基因功能分析表明土壤病毒可能参与土壤中的酶催化、生物代谢（如氮化合物代谢、分解代谢、多生物代谢、细胞代谢、初级代谢、含碱基小分子代谢以及有机物代谢等）等过程。宿主预测分析揭示检测到的病毒宿主分属5个菌门中的35个菌属。本研究结果丰富了土壤病毒的基因数据库,为土壤病毒分离提供参考,并为进一步理解土壤病毒生态学意义提供数据支撑。     

草菇基因组中的tRNA分析

草菇（Volvariella voluog,e曲，又名中国蘑菇，是一种生长于中国和东南亚的重要经济食用菌。本文基于本实验室的草菇基因组测序结果，分析了草菇基因组中的tRNA情况。草菇基因组的302个框架中，共发现了177个tRNA基因，其中有7个可能的假基因，有2个携带硒代半胱氨酸，一个抑制性tRNA基因和一个未知的异型结构tRNA。除了上述11个特殊的tRNA基因外，166个tRNA可按反密码子类型分成47类。与其它5种担子菌的基因组tRNA比较，草菇的tRNA数量处于第4位，少于鬼伞、裂褶菌、灵芝，多于双孢蘑菇和平菇。通过比较分析草菇及这5种大型真菌的基因组tRNA编码情况，首次报道了几种食用菌tRNA遵守修正的摆动假说的情况。另外，草菇的同功受体tRNA非编码子序列也具有差异性，对tRNA的分析将有助于进一步研究草菇的进化。