Genome sequence of the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans R1

The complete genome sequence of the radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans R1 is composed of two chromosomes (2,648,638 and 412,348 base pairs), a megaplasmid (177,466 base pairs), and a small plasmid (45,704 base pairs), yielding a total genome of 3,284, 156 base pairs. Multiple components distributed on the chromosomes and megaplasmid that contribute to the ability of D. radiodurans to survive under conditions of starvation, oxidative stress, and high amounts of DNA damage were identified. Deinococcus radiodurans represents an organism in which all systems for DNA repair, DNA damage export, desiccation and starvation recovery, and genetic redundancy are present in one cell.     

Genome sequence of Aedes aegypti, a major arbovirus vector

We present a draft sequence of the genome of Aedes aegypti, the primary vector for yellow fever and dengue fever, which at approximately 1376 million base pairs is about 5 times the size of the genome of the malaria vector Anopheles gambiae. Nearly 50% of the Ae. aegypti genome consists of transposable elements. These contribute to a factor of approximately 4 to 6 increase in average gene length and in sizes of intergenic regions relative to An. gambiae and Drosophila melanogaster. Nonetheless, chromosomal synteny is generally maintained among all three insects, although conservation of orthologous gene order is higher (by a factor of approximately 2) between the mosquito species than between either of them and the fruit fly. An increase in genes encoding odorant binding, cytochrome P450, and cuticle domains relative to An. gambiae suggests that members of these protein families underpin some of the biological differences between the two mosquito species.     

大熊猫自然感染细小病毒的血清学调查

建立一种检测大熊猫血清中犬细小病毒 (canine parvovirus,CPV)抗体的间接酶联免疫吸附剂测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)方法。

以大熊猫源CPV DNA为模板,利用PCR扩增VP2基因,再用原核表达系统对VP2基因进行表达,经纯化后的蛋白作为ELISA包被抗原;制备并纯化兔抗大熊猫IgG,采用辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)标记作为间接ELISA酶标二抗,通过棋盘法确定抗原包被质量浓度及血清稀释度等条件,并评估建立方法与商业试剂盒检测样品结果的符合率。

原核表达成功获得约70 ku的VP2蛋白,将其作为间接ELISA包被抗原,抗原最佳包被质量浓度为2.0 μg/mL,血清最佳稀释度为1∶400,用该方法进行检测血清样品时OD₄₅₀≥0.258为阳性,反之为阴性。采用建立的ELISA方法检测大熊猫血清样本阳性率为60.0%,高于商业化检测试剂盒检测的阳性率(52.5%),两者总符合率达到87.5%。

本研究首次建立了基于大熊猫源CPV VP2蛋白为抗原、自制HRP标记兔抗大熊猫IgG为酶标二抗的间接ELISA方法,该方法特异性强、灵敏性较高、重复性好,为大熊猫血清中CPV抗体的检测提供了技术支持。

     

Genome sequence of a polydnavirus: insights into symbiotic virus evolution

Little is known of the fate of viruses involved in long-term obligatory associations with eukaryotes. For example, many species of parasitoid wasps have symbiotic viruses to manipulate host defenses and to allow development of parasitoid larvae. The complete nucleotide sequence of the DNA enclosed in the virus particles injected by a parasitoid wasp revealed a complex organization, resembling a eukaryote genomic region more than a viral genome. Although endocellular symbiont genomes have undergone a dramatic loss of genes, the evolution of symbiotic viruses appears to be characterized by extensive duplication of virulence genes coding for truncated versions of cellular proteins.     

Genome sequence diversity and clues to the evolution of variola (smallpox) virus

Comparative genomics of 45 epidemiologically varied variola virus isolates from the past 30 years of the smallpox era indicate low sequence diversity, suggesting that there is probably little difference in the isolates' functional gene content. Phylogenetic clustering inferred three clades coincident with their geographical origin and case-fatality rate; the latter implicated putative proteins that mediate viral virulence differences. Analysis of the viral linear DNA genome suggests that its evolution involved direct descent and DNA end-region recombination events. Knowing the sequences will help understand the viral proteome and improve diagnostic test precision, therapeutics, and systems for their assessment.     

猪传染性胃肠炎病毒纤突蛋白全基因的克隆与序列分析

采用RT-PCR和重组PCR扩增猪传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus of swine,TGEV)TSX毒株纤突蛋白(spike protein,S)基因全长cDNA序列,分离纯化PCR产物,连接到pGEM-T载体,转化大肠杆菌DH5α,筛选阳性克隆pGEM-S,并对其进行酶切鉴定和测序,对测序结果及推导氨基酸序列进行同源性分析。结果表明,S基因全长为4 350 bp(GenBank登录号DQ001167),编码1 449个氨基酸,N端前16个氨基酸为推测的信号肽序列,其后1 433个氨基酸构成成熟蛋白;与GenBank中已发表的9个TGEV毒株S基因进行比较,核苷酸序列同源性为95%～98%,推导的氨基酸序列同源性为95%～98%。基于S基因及其推导氨基酸序列的聚类分析表明,TSX株与Miller、T014、TS和HN2002株亲缘关系较近。S基因变异是由于碱基突变造成10处氨基酸发生改变,但主要抗原部位未发生任何变异,为进一步研制猪传染性胃肠炎基因疫苗提供了良好的候选基因。     

Genome sequence of Theileria parva, a bovine pathogen that transforms lymphocytes

We report the genome sequence of Theileria parva, an apicomplexan pathogen causing economic losses to smallholder farmers in Africa. The parasite chromosomes exhibit limited conservation of gene synteny with Plasmodium falciparum, and its plastid-like genome represents the first example where all apicoplast genes are encoded on one DNA strand. We tentatively identify proteins that facilitate parasite segregation during host cell cytokinesis and contribute to persistent infection of transformed host cells. Several biosynthetic pathways are incomplete or absent, suggesting substantial metabolic dependence on the host cell. One protein family that may generate parasite antigenic diversity is not telomere-associated.     

犬冠状病毒V1株膜蛋白基因的克隆与序列分析

根据GenBank中报道的CCVInsavc 1株核蛋白基因(M)序列,用特异性引物对分离的CCVV1野毒株进行了RT PCR扩增,将扩增得到的PCR片段纯化后与pGEM T连接得到重组质粒pTM,并进行了核苷酸序列测定。结果表明,该基因全长为789bp,编码263个氨基酸,其中前17个氨基酸为信号肽。与CCV标准毒株Insavc 1M基因相比,两者核苷酸的同源性为92.1%;推导的氨基酸序列同源性为90.9%,差异主要发生在该蛋白的N端前1/3区域内。在推导的M蛋白氨基酸序列中,发现了3个明显的疏水区,提示该蛋白可能是一个反复跨膜的蛋白;在N端15～17,38～40,234～236位氨基酸存在3个潜在的N 联糖基化位点,可能是形成该蛋白表面抗原决定基的位点。另外,推导蛋白氨基酸序列的疏水性和抗原表位与Insavc 1株M蛋白存在一定差异,提示两者免疫原性可能有差别。     

生防蜡样芽胞杆菌Bacillus cereus 905基因组测序及分析

为深入研究蜡样芽胞杆菌905(Bacillus cereus 905)的促生防病机制以及为进一步优化该菌株提供遗传学信息,采用454焦磷酸测序技术对B.cereus 905基因组进行了测序,并使用相关软件对测序数据进行了基因组拼接、基因功能预测与注释、基因本体分析(GO)、直系同源基因簇(COG)聚类分析以及共线性分析。结果表明:B.cereus 905基因组草图序列大小约为5.39 Mb,GC含量35.05%,由127个片段重叠群组成;该序列已提交GenBank数据库,登录号为LSTW00000000;分析发现菌株905的基因组与其他蜡样芽胞杆菌的基因组有显著的共线性关系;菌株905基因组中存在相当数量的与促生防病功能相关的基因。本研究通过对B.cereus 905基因组的测序为该菌株的优化提供了序列信息。     

基因组编辑技术及其安全管理

基因组编辑技术利用核酸酶对生物体内的DNA双链进行断裂,并以非同源末端连接或同源重组的方式对基因组DNA特定位点进行突变、缺失或者基因的插入与替换。锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶、成簇规律间隔短回文重复序列是目前基因组编辑技术应用中的3种关键核酸酶。基因组编辑技术已在植物基因功能、育种等领域广泛应用,特别是基于成簇规律间隔短回文重复序列的基因编辑技术CRISPR-Cas9。具有优良性状的基因组编辑大豆、玉米等产品已逐步从实验室走向田间,基因组编辑作物展现了较传统转基因作物更为优越的应用前景。本文简要概述了主要使用的3种基因组编辑技术及其原理。对这些技术的优缺点进行了分析,并依据物种分类梳理了利用上述3种技术在动物、植物中突变体建立、基因功能研究、分子育种等方面的研究进展。同时,针对基因编辑产物的产业化应用前景,讨论了基因编辑技术及其产品较传统转基因技术产品的优势,分析了基因编辑技术及其产品可能因脱靶效应而引发的生物安全风险,介绍了美国、欧盟等国家对基因编辑技术及其产品安全管理和商业化应用的政策。文章结合中国现行法规对转基因生物的定义及安全评价(实质等同、个案分析)原则,讨论了基因编辑技术及其产品的安全管理,初步提出了基于传统转基因生物安全评价框架的基因编辑产品的安全评价和管理思路。针对基因编辑产品需要按照个案原则进行评价和管理,安全评价重点开展分子特征及食用安全评价;同时需要针对基因编辑技术的特点建立更加有效、特异的检测新方法,实现对基因编辑产品的有效监测,以促进基因组编辑产品的商业化应用。     

三江黄牛全基因组数据分析

【目的】研究三江黄牛群体遗传多样性,从基因组层面讨论其群体遗传变异情况。【方法】提取50个体基因组总DNA,等浓度等体积混合,构建混合样本DNA池,利用CovarisS2进行随机打断基因组DNA,电泳回收长度500 bp的DNA片段,构建DNA文库。应用Illumina HiSeq 2000测序,最终得到测序数据。利用BWA软件将短序列比对到牛参考基因组(UMD 3.1),来检测三江黄牛基因组突变情况。SAMtools、Picard-tools、GATK、Reseqtools对重测序数据进行分析,Ensemb1、DAVID、dbSNP数据库对SNPs和indels进行注释。【结果】全基因组重测序分析共计得到77.8 Gb序列数据,测序深度为25.32×,覆盖率为99.31%。测序得到778 403 444个reads和77 840 344 400个碱基,比对到参考基因组(UMD 3.1)的reads为673 670 505,碱基为67 341 451 555,匹配率分别为86.55%和86.51%,成对比对上的reads数为635 242 898(81.61%),成对比对上的碱基数为63 512636 924(81.59%);共确定了20 477 130个SNPs位点和1 355 308个indels,其中2 147 988个SNPs(2.4%)和90 180个indels(6.7%)是新发现的。总SNPs中,鉴定出纯合SNPs989 686(4.83%),杂合SNPs19 487 444(95.17%),纯合/杂合SNP比为1:19.7。转换数为14 800 438个,颠换为6 680 058个,转换/颠换(TS/TV)为2.215。剪切位点突变SNP727个,开始密码子变非开始密码子SNP117个,提前终止密码子的SNP 530个,终止密码子变非终止密码子SNP88个。检测到非同义突变数为57 621,同义突变为83 797,非同义/同义比率为0.69。检测到非同义SNPs分布在9 017个基因上,其中发现567个基因与已报道的重要经济性状相符,肉质、抗病、产奶、生长性状、生殖等相关基因的数量分别为471、77、21、10、8个,其中包括功能相重叠的基因;indels数据中,缺失数量为693 180(51.15%),插入数量为662 148(48.85%),纯合indels数量为161 198(11.89%),杂合indels数量1 194 110(88.11%),大部分的变异都位于基因间隔区和内含子区;三江黄牛全基因组杂合度(H)、核苷酸多样性(Pi)及theta W分别为7.6×10~(-3)、0.0 039、0.0 040,说明其遗传多样性较为丰富。三江黄牛群体Tajima'D为-0.06 832,推测可能由于群体内存在不平衡选择所致。【结论】本研究为进一步分析与经济性状相关的遗传学机制和保护三江黄牛品种遗传多样性提供了基因组数据支持。     

小麦基因组DNA甲基化研究进展

综述了DNA甲基化分子机制,小麦在胁迫作用、物理化学因素、外源基因导入时基因组DNA甲基化水平的变化以及小麦中甲基化转移酶的研究。     

Orchestrating the Human Genome Project

The Human Genome Project is under way. The Department of Energy and the National Institutes of Health are cooperating effectively to develop organizational structures and scientific priorities that should keep the project on schedule and within its budget.     

枯草芽胞杆菌Bs-916的全基因组分析

 【目的】对枯草芽胞杆菌Bs-916进行全基因组测序,为今后更好挖掘和利用该菌生防潜力提供较多的分子生物学信息。【方法】通过应用比较基因组学软件与另一测序菌株Bs168进行全基因组序列分析。【结果】Bs-916菌株全基因组大小为3 925 958 bp,GC含量为46.4%,与其它已测序全基因组芽孢杆菌相比,其GC含量最高;预测所得CDS数为4 056个,152个串联重复区域,转座子103个,IS（插入序列）序列数量37个, tRNA 46个,rRNA 39个;比较基因组学分析其含有8个NRPS/PKS基因簇,其中bacillomycin L,macrolactin,difficidin这3个基因簇在比较菌株Bs168中不存在;该菌还含有植酸酶基因、comAPQX及sfp等与生防因子相关的基因。【结论】Bs-916菌株全基因组含有多种抗菌物质编码基因簇,是一类具有极大生防潜力的典型根际革兰氏阳性菌株。该菌株全基因组序列的测定及其遗传操作方法的可行性,有利于其次生代谢产物的开发和利用。次生代谢产物具有潜在的应用价值,有望在未来开发成独特的农业生物工程制剂。     

烟草马铃薯Y病毒完整基因组的统计特征

提取4个不同来源的烟草马铃薯Y病毒完整基因组的统计特征,并对它们进行聚类分析。在烟草马铃薯Y病毒完整基因组的碱基序列上,用每个碱基及其随后两个碱基所构成的三碱基组,排列成一个新的序列S,计算所有64种不同三碱基组在S上出现的概率,得到一个64维向量L;比较各个基因组的L向量,得到4个三碱基组(CAA、GAT、GTA、GAC),它们的概率有明显的差异。这4个三碱基组的出现概率与烟草马铃薯Y病毒基因组的遗传变异有着重要关联;4个不同来源的烟草马铃薯Y病毒完整基因组,按其遗传变异结果,形成两个大类。