高等植物线粒体基因组测序和序列分析

线粒体是真核细胞内的重要细胞器,是一种遗传上半自主性的细胞器,编码与自身功能相关的部分基因,参与生命活动一些过程。植物的线粒体基因组较动物的更为复杂,且与植物细胞质雄性不育和物种进化密切相关。本文概述了植物线粒体基因组测序工作,并在此基础上,综述了植物线粒体基因组的大小、组成形式、基因组序列的结构特征、基因组成,分析表达特点、RNA编辑、序列重组,以及线粒体基因组进化、线粒体相关的雄性不育机理研究的研究进展。     

宁夏束颈蝗Cytb基因的Numt分析

核线粒体假基因Numt（Nuclear Mitochondrial pseudogene）的存在具有重大的进化意义,它为基因组进化和基因组间相互作用的动态研究打开了一个窗口。假基因是基因组上与编码基因序列非常相似的非功能性基因组DNA拷贝,一般情况都不被转录,且没有明确生理意义。Numts由于处于不同的突变压力下,与真正的线粒体序列相比具不同的进化模式,其进化速率比线粒体同源基因要慢的多,类似分子化石,在核苷酸序列上更接近现存mtDNA的祖先状态。本研究在前几年研究的基础上,通过PCR技术,旨在发现宁夏束颈蝗核基因组中所存在的线粒体Cytb基因的假基因（Numt）。通过对PCR产物的检测,推断宁夏束颈蝗存在Numt,在对目标片断进行测序并利用GeneBank的BLASTn序列比对后确定序列特征,进一步确定Numt的实验正在规化进行中。预期本研究的结果将为Numts来源和机制,基因组进化和基因组间相互作用、系统进化、横向基因转移和核序列突变等研究提供实验基础。     

湘西呆鲤线粒体全基因组测序及结构特征分析

为了揭示湘西呆鲤的进化地位,通过二代基因测序技术获得湘西呆鲤(Cyprinus carpio var.Xiangxi)线粒体基因组全序列,对线粒体基因进行了注释,对其序列结构进行了分析,并分别以线粒体全长基因组序列和D-loop区序列对湘西呆鲤在内的16种鲤鱼的同源性进行了分析,采用NJ(Neighbor-joinin...     

绍兴鸭线粒体基因组全序列测定与分析

参照近源物种线粒体基因组序列设计15对引物,通过PCR扩增、测序、拼接,获得绍兴鸭(Anas platyrhychos)线粒体基因组全序列并进行序列分析。绍兴鸭线粒体基因组全长16 604 bp,碱基组成为29.20%A,22.19%T,15.78%G,32.83%C,包含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),基因组成及排列顺序与其他鸟类相似,表明鸟类线粒体DNA进化上有较高的保守性。     

4种苹果属植物线粒体基因组的组装与比较分析

【目的】深入了解苹果属不同品种线粒体基因组之间的差异,并阐明其物种特异性。【方法】通过3代测序技术对4种苹果属植物进行测序,得到基因组原始数据,进而提取出线粒体基因组数据。通过生物信息技术手段进行组装和注释,分别从基因组组成和结构特征进行多方面比较分析。【结果】组装出了‘富士’、‘SH6’、‘火焰’、‘王族’4个品种的线粒体基因组,并且注释了其基因结构。另外对线粒体基因组的特征、重复序列、ORFs以及系统发育方面进行对比分析。【结论】苹果属线粒体基因组组装结果均在400 kb左右,并且在已经组装出的线粒体基因组中‘SH6’线粒体基因组最大。通过线粒体基因组特征比较发现,‘富士’的蛋白质编码基因区域最大并且注释到的基因最多。另外在‘火焰’中预测到的分散重复序列和简单重复序列数量最多,但是其中预测到的ORFs数量最少。4个供试品种与已发表的4个种或品种相比,其线粒体基因组大小、蛋白质编码基因区域具有特异性,且进化关系不同,为苹果属植物进化及新种质创制提供了理论依据。     

灵芝属真菌线粒体基因组特征及进化

【目的】分析灵芝属（Ganoderma）真菌的线粒体基因组特征及进化,为灵芝属物种分类、分子进化和系统发育分析提供理论依据。【方法】基于灵芝属真菌15个线粒体基因组序列,利用MEGA X、MISA、mVISTA、MAFFT、DnaSP、PAML X和IQ-TREE等生物信息学软件对基因组特征、序列多态性、简单重复序列（SSR）、基因进化和系统发育进行分析。【结果】灵芝属真菌线粒体基因组全长为50603~124588 bp,GC含量为25.4%~27.3%,含有15个保守的蛋白编码基因（PCG）、2个rRNA基因和25~29个tRNA基因。SSR主要由AT构成,单核苷酸重复类型比例最高,其次为三核苷酸重复和四核苷酸重复。种间线粒体基因组序列差异较大,非编码区的变异水平高于编码区,nad6、nad3和cob基因编码序列的变异度较高,内含子长度与线粒体基因组大小呈显著正相关。15个保守的线粒体蛋白编码基因主要受纯化选择影响,其中cob、cox1和nad2基因含有正选择位点。基因编码偏好A/T含量高的密码子,27个高频密码子中,13个以A结尾,14个以T结尾。系统发育分析结果显示,灵芝属真菌主要分为2个聚类组,其中紫芝、狭长孢灵芝和G.wiiroense聚为一组;喜热灵芝、白肉灵芝和铁杉灵芝聚成一支,与树舌灵芝、梅氏灵芝、四川灵芝和亮盖灵芝构成姊妹类群,共同构成另一组。【结论】灵芝属真菌的线粒体基因组在进化过程中发生明显的遗传变异,基因组长度主要与内含子插入和删除有关,蛋白编码基因密码子使用偏性强。     

猎蝽科昆虫线粒体基因组的比较研究

线粒体基因组是系统发育常用的分子标记,本研究旨在对猎蝽科昆虫的线粒体基因组进行比较研究,着重分析基因重排、碱基组成、密码子使用偏好性等特征,并构建基于13个蛋白编码基因的系统发育关系。在GenBank数据库下载猎蝽科11亚科30属代表物种的线粒体基因组序列,通过Geneious 8.0.4抽提各编码基因的序列。利用MEGA 7.0统计碱基组成、氨基酸和核苷酸序列信息位点、起始密码子、终止密码子、相对密码子使用频率（RSCU）等序列基本信息。另外,利用DnaSP 6.0计算蛋白编码基因的非同义替换率（K_a）和同义替换率（K_s）,并通过K_a/K_s值比较基因的核苷酸进化速率。通过jModelTest选择进化模型,在MrBayes 3.2.2软件中构建基于贝叶斯法（BI）的系统发育树。结果表明：猎蝽科线粒体基因组均呈共线性结构,没有发现大面积的基因重排现象,只有部分序列中rrnS和trnT基因编码方向与原始序列编码方向相反,trnR和cytb基因出现多拷贝的现象。猎蝽科线粒体最常使用ATN起始密码子和TAA...     

甘蔗叶绿体基因组研究进展（英文）

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达。大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性。甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础。文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向。     

甘蔗叶绿体基因组研究进展

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达。大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性。随着甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成,为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础。文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向。     

甘蔗叶绿体基因组研究进展

随着现代分子生物学技术的发展,目前已经完成了多种植物叶绿体基因组的全序列测定,并研究了这些基因的结构、功能与表达.大部分高等植物的叶绿体基因组结构稳定,基因数量、排列顺序及组成上具有保守性.随着甘蔗叶绿体基因组测序工作的完成,为甘蔗叶绿体相关研究奠定了良好基础.文章从甘蔗叶绿体基因组图谱、结构和功能基因、叶绿体RNA编辑以及甘蔗属叶绿体系统进化等方面综合概述了甘蔗叶绿体基因组研究取得的成果,并从甘蔗叶绿体遗传转化、甘蔗及近缘属叶绿体基因组测序和叶绿体基因组cpSSRs开发利用等方面指出甘蔗叶绿体基因组今后的研究方向.     

74种鸟类线粒体基因组碱基组成及特征分析

 在鸟类线粒体基因组中,不同物种的线粒体碱基组成和特性存在明显的差异。截至2008年5月,GenBank细胞器基因组资源数据库共公布了74种鸟类线粒体全基因组数据。本研究利用已公布的鸟类线粒体基因组全序列分析其碱基组成特征。结果表明：(1)鸟类线粒体基因组密码子第二位的GC含量值波动范围十分狭窄,而密码子第三位的GC含量值波动范围很大。(2) 密码子第三位碱基中C的含量波动范围较大,为32.60%-50.70%。(3)线粒体基因组GC含量主要由密码子第三位的碱基C和T的变化引起。(4)密码子第三位碱基的GC含量与线粒体基因组的GC含量的变化存在相关性。这些结果,为今后鸟类线粒体基因组的深入研究提供借鉴和参考资料。     

植物水平基因转移研究进展

水平基因转移,一般分为细胞内部或者跨越物种边界的遗传物质交流。跨界直接介导方式,包括共生、内共生、寄生、嫁接等。细胞内的基因转移,主要包括细胞核与细胞器基因组间的相互渗透;跨越物种边界的遗传物质交流,主要涉及寄生与寄主植物的基因横向转移,寄主与寄生植物mRNA也会发生大规模的水平转移。基于基因组学研究进展,本研究综述了植物水平基因转移的迁移序列类型、迁移方向及迁移机制:首先,植物细胞的线粒体基因组能够整合细胞核转座元件以及叶绿体起源的tRNA基因,线粒体和叶绿体基因组的功能基因及间区序列能够迁移到核基因组;其次,植物种间,通过寄生、嫁接等方式转移大量的DNA(如线粒体基因、叶绿体基因和转座元件)和RNA(如mRNA)序列;迁移机制涉及到DNA介导和RNA介导方式,迁移方向包括单向和双向转移。迁移序列的基因功能活性研究是重要的后续研究方向。     

根据线粒体nad1基因第2内含子的序列多态性对糯玉米进行系统分类

在植物的系统与进化研究中,相对于叶绿体和核基因片段而言,线粒体基因片段由于其系统发育信息位点少、结构复杂而较少应用到系统学研究中。本研究选用nad1基因的第二内含子序列重建玉蜀黍属主要种的系统发生树,在分子水平上验证了糯玉米在玉蜀黍属中系统学位置,并在此基础上探讨了nad1基因内含子序列的系统学意义及其在系统发育重建中的价值。结果表明,目前对玉蜀黍属内各类型材料的系统分类是合理的,糯玉米和玉米种内各类型材料之间遗传差异小;线粒体nad1基因第2内含子序列在种内和种间的变异较小,在种以上分类研究中具有一定的系统学价值。     

基因组时代的植物系统发育研究进展

系统发育研究是进化生物中的基本问题,也是其他众多生物学分支学科的基础问题,其核心在于研究不同生物类群间的亲缘关系与进化命运。利用分子数据研究生物之间的进化关系是系统发育研究的重要手段。随着测序技术的提升和测序成本的持续下降,系统发育研究由早期基于单基因或联合少数片段逐步发展到现阶段利用大规模基因组数据对个体、群体、物种以及更高水平的进化关系进行探讨。讨论了目前植物体内的3套基因组(叶绿体基因组、线粒体基因组与核基因组)在系统发育研究中的代表性成果,总结了植物不同基因组的特征及其在系统发育研究中的优势与局限,探讨了系统发育树构建的主要方法,并对未来研究进行了展望。目前,植物体内的3套基因组适用于不同阶元和类群的系统发育研究,不同基因组之间的遗传特性差异使其在系统发育研究中具备不同的优势和应用：(1)叶绿体基因组结构相对简单,序列保守,不易重组,单亲遗传,是广泛应用于系统发育学和进化生物学等研究领域的理想分子数据资源;(2)植物线粒体基因组序列进化速率较慢,目前仅适用于早期植物和大尺度水平的系统发育研究;(3)核基因组为双亲遗传,可综合揭示双亲谱系及系统网状进化关系,在系统发育研究中具有巨...     

Mitochondrial diseases in man and mouse

Over the past 10 years, mitochondrial defects have been implicated in a wide variety of degenerative diseases, aging, and cancer. Studies on patients with these diseases have revealed much about the complexities of mitochondrial genetics, which involves an interplay between mutations in the mitochondrial and nuclear genomes. However, the pathophysiology of mitochondrial diseases has remained perplexing. The essential role of mitochondrial oxidative phosphorylation in cellular energy production, the generation of reactive oxygen species, and the initiation of apoptosis has suggested a number of novel mechanisms for mitochondrial pathology. The importance and interrelationship of these functions are now being studied in mouse models of mitochondrial disease.     

线虫线粒体基因组全序列分析研究进展

 线虫(nematode)种类繁多,生活方式多样,一部分线虫可寄生于动物和植物体内,引起线虫病(nematodiasis),其中旋毛虫病、猪蛔虫病等是重要的人兽共患寄生虫病,在中国和世界各地普遍流行,危害严重。本文将对线虫线粒体基因组的研究进展、应用和今后发展方向做一简要综述。迄今,已完成46种线虫的线粒体基因组全序列测定和分析。线虫线粒体基因组的碱基组成、基因结构、基因变异等方面有其特点,这些分析结果为线形动物门线粒体功能基因组学研究、比较基因组学研究、分子分类学研究、虫种(株)鉴定与分类、分子系统发育和进化分析等提供了重要依据和指导作用,为线虫病诊断、分子流行病学调查等分子检测方法的建立提供参考依据。     

对虾科物种线粒体基因组特征和系统发育分析

综合分析对虾科(Penaeidae)21个物种线粒体基因组的全序列,发现其线粒体基因组的长度为15 893～16 071 bp, A+T含量为64.59%～70.61%。K_a/K_s分析表明,对虾科物种线粒体13个蛋白质编码基因(protein-coding genes, PCGs)中,atp8基因的K_a/K_s最高,表明在对虾科中atp8基因受到了较弱的选择压力;在差异位点的分析中,发现nd5和rrnL基因的差异位点比例较高,是理想的分子标记,可用于分析对虾不同群体之间的遗传多样性;在密码子的使用中,被编码的氨基酸均体现相似的偏好性。同时,采用ML(Maximum likelihood)和BI(Bayesian inference)方法构建系统发育树,结果显示,这两种方法构建的系统发育树拓扑结构完全一致,且同属物种也都归为一类或者单独归为一支。本研究为快速鉴定对虾科生物提供了可靠的分子标记,为分析对虾科物种遗传多样性提供理论依据。     

植物叶绿体基因工程研究进展

植物叶绿体基因工程与细胞核基因工程相比,具有许多独特的优势,如能够实现外源基因特异整合及高效表达、多基因共表达、外源基因不会随花粉扩散、没有位置效应和基因沉默等.目前已在16种植物中成功获得叶绿体转基因植株,改良了植物的农艺性状,特别是在烟草叶绿体中高效表达了40多种外源蛋白,包括多种抗体和疫苗.尽管如此,这项技术目前...