‘京红久’忍冬叶绿体基因组微卫星序列特征分析

‘京红久’忍冬(Lonicera×heckrottii’Gold Flame’)是一种极具观赏价值的优良藤本,被誉为“最帅的攀援植物”。本研究利用前期测定的‘京红久’忍冬叶绿体基因组序列结果,应用生物信息学软件对其微卫星的分布特征进行了全面分析。结果发现：‘京红久’忍冬叶绿体基因组共有168个微卫星位点,相对丰度和相对密度分别为1 080.82 loci/Mb和10 280.69 loci/Mb,主要分布于大单拷贝区(large single copy regions, LSC)。在微卫星的碱基组成中,以单碱基微卫星为主(占总数的63.10%),其次是三碱基微卫星(占总数的29.17%),二碱基微卫星的数量最少(占总数的2.98%),未检测到五碱基重复序列和六碱基重复序列。同时,以A/T重复为主,占单碱基微卫星的61.90%。在微卫星重复次数中,单碱基微卫星位点序列的重复次数集中在8～17之间,三碱基微卫星的重复次数分布在4～5之间。相关性分析结果表明,微卫星重复序列的数量与长度、相对丰度和相对密度呈极显著正相关。不同物种的叶绿体基因组微卫星重复类型相差较大。本研究结果为‘京红久’忍冬...     

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。     

毛果杨(Populus trichocarpa)全基因组SSR位点分布规律

以毛果杨全基因组数据为试验材料,探究其SSR位点的分布模式及规律,通过分析可知,毛果杨全基因组全长307 840 768 bp,共存在726种SSR重复单元,213 634个SSR位点,平均每1 441 bp出现一个SSR位点。1号染色体SSR位点和种类最多,17号染色体SSR位点最少。单核苷酸到六核苷酸的数量呈降低趋势,其中单核苷酸～四核苷酸在不同染色体中的比例相对稳定,比例接近61.5:16.5:7.3:1。毛果杨SSR序列长度范围在10～216 bp间变化,平均长度为14.48 bp,主要是以10～30 bp长度的序列为主,达到95%。研究发现SSR重复单元都随着重复长度的递增,微卫星丰度呈递减趋势,即SSR重复次数越多,微卫星出现频率越低。所有类型SSR中序列显示出显著的碱基偏好性,均以A/T的重复类型占主导地位。毛果杨全基因组共存在383种稀有SSR单元,不同染色体上存在的SSR稀有单元数存在较大差异。通过SSR分布矩阵可将所有染色体分为3大类,第1类的2号、3号、4号、9号、15号、16号共6对染色体与其他染色体间相对独立,没有或很少与其他染色体间发生交流;在第2、3大类中,各染色体间的关系相对比较紧密,这些染色体存在频繁的交流,进而存在相近的SSR位点分布模式。     

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...     

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。     

蒙古莸叶绿体基因组微卫星位点分析及引物筛选

本研究旨在为蒙古莸在分子水平上提供理论依据,以便对濒危稀有种制定科学的保护策略。本研究下载GenBank数据库公布的蒙古莸叶绿体基因组信息,利用生物信息学对蒙古莸叶绿体基因组进行cpSSR分析。利用MISA软件全面搜索蒙古莸叶绿体基因组SSR分子标记,并对其分析;运用Primer Premier 3.0设计并筛选多态性较好的引物用于后续研究。在全长151 707 bp的蒙古莸叶绿体基因组中,共鉴定出31个cpSSR位点,位点间平均分布距离为4 893.77 bp,其中以单核苷酸重复为主,且主要分布于LSC区,占SSR位点总数的74.19%;其次是四核苷酸重复,分布于LSC及SSC两区,占SSR位点总数的19.35%,分布最少为三核苷酸,仅占总位点数的3.23%。将所有31个位点合成31对叶绿体微卫星引物,通过毛细管电泳检测,最终筛选出8对多态性引物。此外,挑选多态性好的马鞭草EST-SSR引物,扩增结果产生非特异性条带,且与马鞭草扩增片段范围相差较大。基于软件的参数设置,单核苷酸重复数量占比最多,三核苷酸重复占比最少;从31对引物筛选出8对多态性引物,扩增率达100%,多态率为26%;...     

基于高通量测序的大叶铁线莲基因组微卫星特征分析

为了探究大叶铁线莲的遗传背景,本研究利用Illumina NovaSeq 6000高通量测序平台获得大叶铁线莲简化基因组水平上的序列信息,测序获得4.819 Gb的高质量数据。使用MISA软件对组装得到的235 602条contigs序列进行扫描,获得含SSR的序列有4 966条,共有5 017个SSR位点,其中完全型(Perfect) SSR有4 827个,复合型(Compound) SSR有190个。大叶铁线莲SSR的出现频率(检出的SSR个数与总序列数之比)为2.13%,平均每12.33 kb出现1个SSR (1/12.33 kb)。SSR位点的主要重复单元类型为二核苷酸重复,占SSR总数的38.53%,其次为单核苷酸,占SSR总数的36.58%。5 017个SSR中共发现106种重复基序,其中三核苷酸重复基序的类型最多,共有55种。大叶铁线莲简化基因组中的SSR重复长度区间为10～30 bp,主要集中在10～20 bp (占91.03%)的范围内。本研究为认识大叶铁线莲基因组特征以及在基因组水平开展其种群遗传学研究提供了基础数据。     

茶树花转录组微卫星分布特征

利用Perl语言,对茶树花转录组序列进行大通量SSR位点的发掘,发现含SSR的序列10 290条,共12 582个SSR,平均2.41 kb出现一个SSR。在茶树花的转录组中共发现340种碱基重复模式,所占比例最高的是(AG/CT)n(44.99%)。在49 586条注释成功的茶树花Unigene中,共发现10 490个SSR位点,其中位于编码区的1917个,其出现频率仅为0.102 SSR/1000 bp,而非编码区为3.072 SSR/1000 bp。在基因编码区中出现频率最高的是三碱基微卫星(1140,59.5%),其次是六碱基微卫星(524,27.3%)。茶树花转录组所含微卫星以重复长度小于20 bp的序列最多,大于20 bp的仅为25.2%。茶树花转录组中,含微卫星基因的平均表达水平显著低于不含微卫星基因,其中含复杂微卫星基因的平均基因表达水平最低。     

美丽硬仆骨舌鱼全基因组微卫星分布规律特征

本研究旨在了解美丽硬仆骨舌鱼(Scleropages formosus)基因组微卫星分布规律。采用生物信息学方法对国际濒危物种美丽硬仆骨舌鱼全基因组范围内的微卫星数量及分布规律进行了分析。结果显示,1~6个微卫星重复类型的微卫星序列354239个,总长度为6139487 bp。微卫星单碱基、二碱基、三碱基、四碱基和五碱基重复单元中数量最多的分别为A、AC、AAT、ATCC、AAAAT。25条染色体中,6号染色体所含微卫星数目最多（28662个）,22号染色体所含微卫星数目最少（6929个）,微卫星数量与其所在染色体DNA序列长度呈线性相关(r=0.999)。22号染色体微卫星出现频率最高（576.35个/Mb）,3号染色体微卫星出现的频率最低（469.65个/Mb）,结果显示,微卫星频率与其所在染色体DNA序列长度并不相关。为进一步通过微卫星分子标记开展美丽硬仆骨舌鱼亲缘关系鉴定、遗传多样性分析、微卫星标记在硬仆骨舌鱼科的通用性分析奠定了基础。     

濒危植物黑黄檀基因组微卫星序列特征分析

黑黄檀(Dalbergia fusca)是云南省濒危珍贵乡土树种,为分析其基因组中微卫星序列的特征,本研究通过Illumina高通量测序技术对黑黄檀全基因组进行测序,利用MISA软件进行分析。获得了12 962个微卫星序列,共7种类型,其中以单核苷酸重复类型最多,其次是二核苷酸类型。在各种类型中,AT含量显著高于GC含量。微卫星长度主要在10～20 bp,且在不同重复类型中,二核苷酸和单核苷酸长度变化较大,分别有20和18种。本研究揭示了黑黄檀基因组SSR分布规律,为其SSR引物的筛选及其种质资源遗传多样性研究提供理论依据。     

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。     

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。     

地黄微卫星富集文库构建及特性分析

应用Dynal磁珠-生物素标记的微卫星探针(AC)8,(AG)8和(ATG)12与地黄基因组DNA酶切片段杂交,捕获含有微卫星序列的DNA片段,连接到pMD 18-T栽体上,转入感受态细胞Trans 5 α,构建地黄富集微卫星文库.利用M13F和M13R载体序列引物筛选文库,对插入片段长度为400～ 800 bp的克隆进行测序.共获得96条序列,48条(50％)含有微卫星位点,其中完美型占66％,非完美型22％,混合型12％.微卫星重复基元中,二核苷酸(AG)n和三核苷酸(CAT)n最为常见.     

苦荞全基因组SSR位点特征分析与分子标记开发

目前苦荞SSR多态性标记数量较少,根据已发表的苦荞基因组测序数据,利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找和序列特征分析,批量设计引物并对引物进行了有效性和多态性检测。结果表明,苦荞基因组中共检测到1 640个SSR位点,其中三核苷酸重复型SSR最多,占比63.29%,五核苷酸重复型最少,仅占0.12%。AT/TA、AAG/CTT、ACC/GGT和ATC/GAT为出现频率较高的重复基序。苦荞基因组SSR序列长度变化范围为12~476bp,平均长度23.14bp,长度12~19bp的占比71.71%,长度≥20bp的占比28.29%。根据不同类型SSR位点设计并合成引物479对,选择200对引物对5份苦荞资源和3份甜荞资源进行多态性检测,有56对扩增出多态性条带,17对在苦荞种质中产生多态性条带,48对在甜荞种质中产生多态性条带,9对同时在两种种质中产生多态性条带。利用苦荞全基因组序列可实现SSR标记的批量开发,可鉴定出适用于苦荞和甜荞遗传多样性分析、遗传图谱构建和品种鉴定等研究的SSR引物。     

芸香科植物叶绿体基因组结构和系统发育分析

本研究对已公布的芸香科12属43个物种叶绿体全基因组序列的结构特征进行了比较分析。芸香科叶绿体基因组大小为157～161 kb,基因数目为119～138,蛋白质编码基因数目为83～92。蛋白质编码基因中,11个为重复基因,共有基因为79个,13个基因存在不同程度的丢失。长度≥200 bp的蛋白质编码共有基因中,变异率最高的5个基因依次为ndhA、clpP、matK、rps16和rpl16。重复序列分析结果表明,最主要的重复序列类型为串联重复和回文重复,山小橘属2个物种的重复序列显著多于其他物种。大部分SSR (Simple sequence repeats)位点都偏向于A或者T组成,柑橘属中以三核苷酸重复最多,花椒属中主要为二核苷酸重复(单核苷酸重复除外)。基于基因组序列和蛋白质编码基因,均得到支持率高,拓扑结构基本一致的系统发育树结果。芸香科为单系类群,科下形成两个大分支,其中柑橘亚科为单系和芸香属形成一支;另一大支中,香肉果属是最早分化出来的类群,黄檗属+吴茱萸属为花椒属的姐妹群。本研究结果有助于更好的了解芸香科物种的系统进化。     

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。     

基于文冠果(Xanthoceras sorbifolium Bunge.)基因组SSR标记的开发及初步验证

本研究基于文冠果全基因组信息,开展SSR分子标记鉴定与分析研究。结果表明,文冠果全基因组全长477 586 502 bp,共存在253 336个SSR位点,平均每1 870 bp出现一个SSR位点,GC含量为34.96%;不同染色体上的SSR位点数量不同,其中,SSR位点数量最多的是1号染色体,SSR位点数量最少的是15号染色体。SSR位点的平均长度为18.92 bp,且重复单元中单核苷酸到六核苷酸的数量呈下降趋势。SSR位点的重复次数主要集中在4～13次重复范围内,且同一重复类型,重复次数越多,SSR位点出现的频率越低。文冠果基因组中共存在268种SSR重复类别,重复基元种类随重复次数增加而增加。单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸、六核苷酸的重复单元中,出现最多的分别是A/T、AT/AT、AAG/TTC、AAAT/TTTA、AAAAT/TTTTA和AAAACG/TTTTCG,显示出明显的A/T偏好性。虽然不同的SSR重复单元的序列长度有所不同,但其均显示出SSR重复单元的序列长度的增加,而SSR位点数减少的趋势。进一步利用6份不同种源的文冠果对待测引物进行多样性分析,得...     

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...     

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。     

金丝李叶绿体基因组序列分析

金丝李(Garcinia paucinervis)是集材用、观赏、药用多种用途的珍贵树种,具有较高的经济价值。为揭示金丝李叶绿体基因组结构特点以及系统发育位置,本研究利用Illumina HiSeqTM4000平台对其叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学方法分析其序列结构、基因特征、重复序列等,并构建系统发育树。结果表明,金丝李叶绿体基因组全长为157 649 bp,含有85 935 bp的大单拷贝(LSC)、17 738 bp的小单拷贝(SSC)以及一对26 988 bp反向重复(IRs)区。不同区域GC含量差异明显,大小依次为IR>LSC>SSC。该种共编码126个基因,包括81个编码蛋白基因(PCGs)、37个tRNA基因(tRNAs)和8个rRNA基因(rRNAs)。共鉴定出96个SSR,以单碱基重复为主,且偏好碱基A和T。金丝李IR边界无明显的扩张或收缩,但位于IR区边界的基因有差异;系统发育树显示金丝李与同属的莽吉柿(Garcinia mangostana)、大果藤黄(Garcinia pedunculata)、岭南山竹子(Garcinia oblongifol...