彩色花椰菜叶绿体全基因组特征分析

使用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台测序组装白色、紫色、橙色、淡绿色4种花椰菜叶绿体全基因组，分析结果显示，花椰菜叶绿体基因组全长为153 364 bp(淡绿色)和153 366 bp(白色、紫色、橙色),由4个区域组成，包括1个88 136～88 138 bp的长单拷贝区(LSC)、1个17 834～17 835 b的短单拷贝区(SSC)以及2个26 196～26 197 bp的反向重复(IRa/IRb),4种花椰菜叶绿体基因组均注释132个基因，包括87个蛋白编码基因、37个tRNA和8个rRNA。有19个基因在IR区重复；平均总GC含量均为36.36%;共有67种密码子编码24种氨基酸，32个密码子的使用频率(RSCU)大于1.00,偏向于以A或U结尾的同义密码子占90.6%,系统发育分析表明，花椰菜和甘蓝亲缘关系最近，它们与芥菜和欧洲油菜聚为一大类。     

CITES监管植物习志野叶绿体基因组结构特征及系统发育分析

利用二代测序技术Illumina平台对CITES附录监管物种习志野(Tephrocactus geometricus)进行叶绿体全基因组测序与组装,并对其基因组结构特征及系统进化关系进行分析。结果表明,习志野叶绿体基因组具备典型的环状四分体结构,全长116 183 bp,包含72个蛋白编码基因、6个rRNA基因和30个tRNA基因。习志野叶绿体基因组共编码16 119个密码子,编码亮氨酸(Leu)的最多;共发现微卫星位点259个,其中最多的是单核苷酸重复序列186个。采用ML法构建系统进化树,习志野与巨人柱属的巨人柱(Carnegiea gigantea)亲缘关系最近。本研究为习志野的分子标记开发、系统发育关系研究、叶绿体转化技术、濒危机制的解析等提供了基础数据参考,同时也丰富了仙人掌科植物的叶绿体基因组遗传信息。     

芜菁叶绿体基因组结构与进化关系分析

本试验以白色芜菁W 21为材料,对其叶绿体基因组进行测序和组装,发现芜菁叶绿体基因组呈153 621 bp的环状双链,共检测到132个基因,CG含量分析显示GC占总碱基数的36.3%,重复结构分析显示共有13种类型的841个重复序列,与6个十字花科蔬菜叶绿体基因组做进化分析比较,显示芜菁叶绿体基因组和白菜亲缘关系更近,芜菁和白菜的叶绿体基因组特征比较进一步发现,ycf1和ndhF基因在叶绿体基因组中比较容易突变。     

粗毛淫羊藿叶绿体基因组及其结构分析

本研究通过Illumina HiSeq X-Ten高通量测序平台对粗毛淫羊藿的叶绿体基因组进行测序,并应用生物信息学分析工具对其结构特征进行比较分析。结果表明,粗毛淫羊藿叶绿体基因组大小为156 894 bp,具有被子植物典型的环状四分体结构,大单拷贝区(large single copy, LSC)长度为88 496 bp,小单拷贝区(small single copy, SSC)长度为16 685 bp, 2个反向重复区(inverted repeat sequence, IRa/IRb)长度为25 809 bp;粗毛淫羊藿叶绿体基因组有133个基因,其中包括85个蛋白编码基因、10个rRNA基因和38个tRNA基因,44个外显子,23个内含子。研究结果丰富了淫羊藿属物种的叶绿体基因组资料,可为淫羊藿属物种的分子标记开发、系统学研究与药材的混伪品鉴定提供参考。     

阔叶猕猴桃叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

从NCBI中下载阔叶猕猴桃全基因组数据,从中筛选出叶绿体基因组数据后,完成叶绿体基因组拼接组装,并对其进行叶绿体基因组SSR分析、聚类分析及密码子偏好性分析。注释结果显示,阔叶猕猴桃叶绿体基因组全长155 964 bp,平均GC含量37.30%,SSC、 LSC和IR区长度分别为20 496 bp、88 564 bp和23 452 bp;注释得到117种功能基因,其中包括83种蛋白质编码基因,4种核糖体rRNA基因和30种tRNA基因。SSR分析结果共发现36个SSR位点,其中单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸重复单元数目分别为34、1和1,且大部分都偏向于A/T碱基组成。聚类分析表明,阔叶猕猴桃与其他品种遗传距离较远,被单独聚为一支。密码子偏好性分析显示,阔叶猕猴桃叶绿体基因组密码子使用模式主要受到自然选择和突变2个因素的影响,最优密码子多以A或T碱基结尾。     

高等植物线粒体基因组进化分析

线粒体是进行呼吸代谢、为生命活动提供能量的细胞器;其基因组相对独立于核基因组,表现为半自主遗传特性。植物线粒体基因组较大,基因组重排、重复序列重组,以及基因获得/缺失/转移/重复等频繁发生,很大程度影响其基因的正常功能行使;同时,也增加了研究其基因功能及其基因组进化的难度。新一代测序技术降低了测序成本,数据库中测序基因组数据激增。其中,也包括大量已获得的植物细胞器——线粒体和叶绿体的基因组序列。本文使用公用数据库的线粒体基因组序列,通过对高等植物线粒体DNA序列、结构、功能基因丢失/迁入、DNA片段水平转移、重复序列及RNA编辑等方面比较分析,试图从某些侧面揭示植物线粒体基因组复杂的进化特征与过程,为解析植物线粒体基因组的进化、探讨细胞质雄性不育机制提供新证据。     

滇重楼叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为探究滇重楼叶绿体基因组功能、结构及密码子使用偏好性,本研究对滇重楼叶绿体基因组进行测序、组装,并对其结构、基因功能、密码子偏好性、影响因素、最优密码子进行分析.结果 显示,滇重楼叶绿体基因组具有典型的四分体结构,全长164130bp,平均GC含量为37.00％,LSC、IRs和SSC长度分别为84363、33433和12901 bp;注释得到133个功能基因,其中包括87个蛋白质编码基因,8个核糖体rRNA基因和38个tRNA基因.密码子偏好性分析结果显示,滇重楼叶绿体基因组密码子使用模式主要受到自然选择因素的影响,最优密码子多以A或U碱基结尾.本研究为进一步探讨滇重楼异源表达及基因功能提供了一定参考,也为在分子水平上研究重楼属植物的系统进化提供了相应的理论基础.     

基于全基因组重测序鉴定四株金针菇线粒体序列差异

在真核细胞中,线粒体是氧化磷酸化的发生部位。它广泛存在于生物体中,具有独立的遗传物质DNA,能够参与细胞质遗传。目前金针菇线粒体基因组已经被解析,但其在不同菌株中的多态性仍未见报道。本研究结合已经公布的金针菇菌株4019-20线粒体基因组,组装和注释了重测序的3株金针菇(6-3,6-21, L22)线粒体序列。基因组比较分析表明：金针菇线粒体基因组长度在87 646～88 508 bp,编码蛋白数量均为15个,编码tRNA数目为26个,编码rRNA大亚基和小亚基的基因各1个。除4019-20菌株含有9个内含子外,其余菌株均含有10个内含子。进一步对四株金针菇线粒体基因组结构共线性分析,结果表明,在4个菌株中含有4个差异片段,其中差异片段Ⅰ为cox1基因第4内含子(菌株4019-20缺失)。同时,我们还检测到金针菇线粒体基因组中有两个片段存在移位现象,在移位位点处存在～1.6 kb和～2.8 kb的多态性片段。本研究结果能为金针菇线粒体基因组结构和遗传特性研究提供一定数据基础。     

华山松叶绿体基因组特征分析

叶绿体基因组凭借稳定的结构、高度保守的序列在植物遗传结构、比较基因组学和系统发育进化等研究中发挥着重要作用。为明确南系华山松叶绿体基因组的大小、结构、基因组成及近缘种的关系和分类地位,本研究以南系华山松为研究对象,采用2×CTAB法提取南系华山松叶绿体基因组DNA,建立测序文库,进行浅层基因组测序、组装、SSR检测、序列对比、共线性分析以及系统发育树构建。结果表明,南系华山松叶绿体基因组全长116 879 bp,GC含量为38.16%。南系华山松叶绿体基因组共编码136个基因。其中,蛋白编码基因77个,tRNA基因55个,rRNA基因4个,具有2～5份拷贝的基因共有14个(均属于tRNA基因),具有1个内含子的基因共有12个。经叶绿体基因组序列比对发现,南系华山松与新疆五针松的相似性最高,达98.852%;与欧洲云杉的相似性最低,仅为57.588%。运用最大似然法基于GTR+F+R2模型构建系统发育树,可将20种松科植物分为4类,其中,南系华山松与北系华山松虽聚为一类,但两者之间的支持率处于较低水平,仅为55%。此外,南系华山松与北系华山松叶绿体基因组序列存在碱基替换和插入缺失,编码基因数量和种类存在异同,说明南北系华山松间叶绿体基因组存在明显差异。本研究可为南系华山松遗传结构和华山松群体遗传研究提供理论依据。     

樟叶木防己叶绿体基因组特征分析

为探讨樟叶木防己(Cocculus laurifolius)叶绿体基因组特征及与同科属叶绿体基因组的系统发育关系。采用Illumina HiSeq 4000平台对樟叶木防己进行测序、组装和注释,并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、简单重复序列、系统发育进行分析。结果表明,樟叶木防己叶绿体基因组呈典型的四分体结构,总长度为157 961 bp,包括大单拷贝区长度为89 173 bp,小单拷贝区长度为20198bp,反向互补重复区长度为24295 bp;共有基因129个,其中蛋白质编码基因85个,tRNA基因36个和rRNA基因8个;密码子偏好性分析表明,亮氨酸(Leu)的密码子数量最多(4 920个),而半胱氨酸(Cys)的密码子数量最少(568个);从樟叶木防己叶绿体基因组中共检测出26个长重复序列及65个SSR位点;系统发育分析表明,樟叶木防己与粉防己(Stephania tetrandra)聚为一支,亲缘关系最密切。本研究为防己科和木防己属分子标记、物种鉴定、亲属关系解析、遗传多样性分析等研究提供科学依据。     

作物线粒体基因组研究进展

作物线粒体基因组具有复杂的组成和结构特点,基因组大、重组进化快、存在水平基因转移现象等。通过比较GenBank中已公布的12种作物线粒体基因组,着重分析它们基因组的组成和结构特点,特别是基因组大小、编码序列比例、内含子、叶绿体和细胞核与线粒体之间的DNA交换、RNA编辑、重复序列以及细胞质雄性不育等热点问题,以期为更好地了解细胞质雄性不育机理,利用杂种优势提高作物产量等科学问题提供理论参考。     

‘玉铃铛’枣叶绿体基因组特征及密码子偏性

为探究‘玉铃铛’枣叶绿体基因组密码子的使用模式,本研究利用Illumina NovaSeq平台进行测序并组装,获得其叶绿体全基因组序列;利用CodonW 1.4.2、CUSP、SPSS、MISA v1.0等软件分析其密码子偏好性。结果表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组大小为161 720 bp,注释共得到131个基因,包括86个蛋白编码基因,37个tRNA基因和8个rRNA基因;密码子的第三位的GC含量为28.82%,有效密码子数范围为33.72～59.39,RSCU>1的密码子30个,高表达优越密码子27个,对比得到最优密码子9个,且均已A/U结尾;密码子偏性分析均表明,‘玉铃铛’枣叶绿体基因组使用密码子的偏性受选择影响更大。本研究对叶绿体基因组密码子优化和鼠李科系统进化的相关研究提供重要参考。     

基于高通量技术的椭圆叶花锚叶绿体全基因组测序及系统发育分析

本研究采用Illumina NovaSeq测序平台对椭圆叶花锚叶绿体基因组(cpDNA)进行测序,通过组装获得了其叶绿体基因组全长序列153 341 bp,GC含量为38.2%。注释得到135个基因,包含88个蛋白编码基因、37个tRNA基因、8个rRNA基因和2个假基因。用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单重复序列分析和密码子偏好性分析。结果显示：(1)椭圆叶花锚cpDNA中共有173个符合条件的SSR位点。其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸和六核苷数分别为128、34、4、6和1,未发现五核苷酸重复基序。(2)椭圆叶花锚cpDNA亮氨酸使用频率最高,半胱氨酸使用频率最低。基于17种植物构建的系统发育树显示,椭圆叶花锚所在的花锚属与獐牙菜属亲缘关系最近。本研究为椭圆叶花锚种质资源鉴定、评价以及亲缘关系研究提供依据。     

长叶竹柏叶绿体基因组特征及系统发育分析

本研究以长叶竹柏叶片为材料,对其进行叶绿体基因组测序及构建系统发育树,分析长叶竹柏叶绿体基因组的结构特征。结果表明,长叶竹柏的叶绿体基因组结构(GenBank No.OL435123)缺乏反向重复(IR)区,叶绿体基因组大小为133 870 bp,总GC含量为37%,共注释基因数为119个,包括80个蛋白编码基因,35个tRNA基因和4个rRNA基因。叶绿体基因组注释显示,大多数的基因与光合作用及基因转录翻译相关,其中43个光合作用相关基因、64个自我复制基因、8个其他蛋白编码基因和4个未知功能基因。密码子偏好性分析表明,共检测出44 623个密码子,亮氨酸(Leu)是长叶竹柏叶绿体基组中占比最大的密码子,占10.54%,密码子偏向使用A/U两种碱基。长叶竹柏叶绿体基因组有49个SSRs,其中包含26个单核苷酸、22个二核苷酸和1个三核苷酸3种类型的SSRs。系统进化树显示,长叶竹柏(Nageia fleuryi,OL435123.1)与竹柏(Nageia nagi,AB830885.1和LC572146.1)聚在同一支,具有较近的亲缘关系。     

谷子6号染色体雄性不育基因的克隆

克隆谷子雄性不育材料1066A的不育基因,分析不育基因与可育基因存在的突变位点,为揭示谷子雄性不育分子机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。利用谷子全基因组测序数据及前人不育基因定位结果克隆谷子雄性不育材料1066A的雄性不育基因,发掘导致不育的突变位点,旨在为从分子水平揭示谷子不育机制、利用分子标记辅助选择方法选育多用途的不育材料奠定基础。首先利用生物信息学方法从豫谷1号6号染色体找到1个雄性不育基因位点(Si015780m.g),该基因全长5 027个碱基,编码479个氨基酸,且位于前人用分子标记定位的基因组区间内。根据豫谷1号不育基因序列设计2对特异引物在雄性不育材料1066A的基因组DNA进行PCR扩增。将扩增产生的2个基因组片段进行拼接后在谷子不育材料1066A中获得2 561 bp的基因序列,包含了下游部分编码区。通过对豫谷1号、张谷、1066A的不育基因部分编码序列及推定的蛋白质序列进行比对分析,结果发现谷子不育材料1066A的不育基因编码序列存在3处突变:2处单碱基替换和1处单碱基插入,这3处突变导致谷子不育材料1066A的不育基因蛋白的第402,403个氨基酸由异亮氨酸和亮氨酸替换成缬氨酸和异亮氨酸,同时导致其不育基因编码的蛋白在第466个氨基酸处发生提前终止。3处突变中2处氨基酸替换对编码蛋白的功能影响不大,因此,认为谷子不育材料1066A的不育基因蛋白翻译提前终止可能是导致其产生不育的原因。     

芝麻菜叶绿体基因组测序及系统发育关系分析

芝麻菜作为重要的油料作物和食用蔬菜,在中国种类繁多,分布广泛。叶绿体基因组因具有多拷贝,结构保守等优点,常被用于比较基因组学、植物遗传资源研究和系统进化等。本研究利用高通量测序技术对不同品种芝麻菜(Eruca sativa)的叶绿体全基因组进行测序,分析了芝麻菜叶绿体基因组结构特征及系统进化关系。为芝麻菜的分类、分子标记开发和遗传资源研究提供一定理论基础。芝麻菜品种ZY和LY的全基因组大小分别为153 628和153 488 bp,均具有高等植物叶绿体基因组四分体结构,包括大单拷贝区(LSC; 83 325, 83 313 bp)、小单拷贝区(SSC; 17 789, 17 783 bp)和一对反向重复区(IRa/b; 26 257, 26 196 bp)。两者分别注释到112和113个单拷贝基因,其中ZY注释到78个m RAN基因和1个假基因,LY注释到79个mRNA基因,两者均注释到4个rRNA基因和30个tRNA基因。重复序列结果分析表明,ZY和LY叶绿体基因组中分别检测到55条和42条长重复序列;ZY和LY中均发现304个SSR位点,最多的是A/T核苷酸重复。比较基因组学分析结...     

南欧大戟叶绿体基因组特征及其系统发育分析

为探究南欧大戟(Euphorbia peplus L.)叶绿体基因组序列特征及系统进化位置关系。本研究以南欧大戟总DNA为研究对象,利用Illumina HiSeq 2500高通量测序仪测定南欧大戟的叶绿体基因组序列,采用GetOrganelle进行完整叶绿体基因组的组装,并借助生物信息学工具进行基因组的注释分析、图谱构建和系统发育分析。结果表明,南欧大戟叶绿体基因组全长159 466 bp,呈典型的四分体环状结构,包括一个大单拷贝区、一个小单拷贝区和两个反向互补重复区,其大小分别为89 398、17 802和26 133 bp,GC值为35.8%;共编码基因130个,其中包括8个rRNA基因、37个tRNA基因和85个蛋白编码基因。基于23种植物系统发育分析结果表明,南欧大戟与同亚科植物浆果乌桕的亲缘关系最近。本研究获取了南欧大戟的叶绿体基因组特征信息和系统发育位置,为该植物的资源开发、品种鉴定和遗传进化研究提供了新的材料基础。     

萝卜扩展蛋白基因RsEXPB1克隆与表达特征分析

本文根据GenBank中扩展蛋白序列设计特异引物,从萝卜高代自交系"NAU-LVYH06"中克隆到一个扩展蛋白基因RsEXPB1(GenBank accession No.GQ387363,GQ387364).其编码区基因组序列长度为1 430bp,包括4个外显子和3个内含子;RT-PCR获得长度为898 bp的cDNA,开放读码框(ORF)为29～820 bp,推导编码263个氨基酸,含有1个组氨酸(His-Phe-Asp,HrD)功能域,ORF和推导蛋白序列与拟南芥AtEXPB3(GenBank accession No.NM118965)同源性分别为87%、92%.半定量RT-PCR检测到该基因主要在萝卜生育前期的幼叶、肉质根木质部和韧皮部中表达,且表达丰度可能与该部位细胞生长分裂状态相关,差异较明显.     

紫花地丁与其他堇菜属植物叶绿体基因组比较及系统发育分析

紫花地丁(Viola philippica)为堇菜科(Violaceae)堇菜属(Viola L.)植物,也是一种传统中药材。本研究对紫花地丁叶绿体基因组进行测序,并完成其特征解析。通过结合近缘植物叶绿体基因组数据,分析紫花地丁叶绿体基因组的密码子偏好性、重复序列及系统发育。紫花地丁叶绿体基因组全长157 417 bp,总GC含量为36.25%,包括1个大单拷贝区(large single-copy, LSC),1个小单拷贝区(small single-copy, SSC)和2个反向重复序列(inverted repeats, IR),共注释得到111个功能基因,其中77个蛋白质编码基因,30个tRNA基因,4个rRNA基因;共检测到23个SSRs,以单核苷酸重复为主,多由A或T碱基重复组成;系统发育分析显示,紫花地丁与Viola seoulensis亲缘关系最近;所选紫花地丁在内的6个堇菜属植物叶绿体基因组在非编码区变异程度较高,核苷酸多态性分析(Pi)获得8个高变区热点,均处于LSC及SSC区域;叶绿体基因组边界分析显示6种堇菜属植物叶绿体基因组IR区基因排列顺序较为保守,扩张和收...     

花园君子兰叶绿体基因组序列

花园君子兰(Clivia gardenii)是君子兰属著名的常绿草本植物。本试验首次研究了花园君子兰的叶绿体基因组。其叶绿体基因组的长度为158 156 bp,包括86 307 bp的长单拷贝区域(LSC),18 231 bp的短单拷贝区域(SSC)和26 809 bp的反向重复区域(IRs)。总的GC含量为37.96%。注释了130个基因,包括86个编码基因,36个tRNA基因和8个rRNA基因。其中20个基因位于IR重复区,包括7个编码基因,9个tRNA基因和4个rRNA基因。选择石蒜科的12个物种进行系统发育树分析,采用全长基因组序列构建了系统发育树,结果显示C. gardenii和C. miniata形成一个单系群,表明花园君子兰和大花君子兰亲缘关系最近;并且和Hippeastrum、Leucojum、Narcissus、Lycoris等属形成了姐妹群。这些物种也形成了一个单系群,代表了石蒜亚科。本研究结果为君子兰的育种及叶绿体基因工程等研究提供了数据基础。