柳树DNA条形码的筛选与鉴定研究

柳树具观赏、生物修复、生物能源等多种功能,对其开展DNA条形码评估在种质资源保护和利用方面具有非常重要的应用价值。通过对柳树样品进行ITS、ITS2、matK、rbcL和rpoC1片段扩增和测序,结合GenBank数据,共获得柳树22个种,63份样品共计396条序列。比较了5个DNA片段的通用性、序列特征、种内和种间变异,并基于Best Match(BM)、Best Close Match(BCM)、BLAST及Neighbor Joining(NJ)4种方法评估DNA条形码在柳树中的鉴定能力。结果表明,5个DNA条形码中,ITS在柳树种扩增效率和测序成功率高,种内和种间遗传变异明显,鉴定效率最高,建议作为首选的单位点DNA条形码;3个条形码组合中,ITS+ITS2+rbcL鉴定成功率最高,为78.16%,4个DNA条形码组合中,ITS+ITS2+matK+rbcL物种鉴别成功率最高,为88.28%,建议ITS+ITS2+matK+rbcL作为柳树分子鉴定最优条形码组合。

珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性分析

【目的】珙桐是蓝果树科珙桐属唯一现存的第三纪孑遗植物,是我国一级保护的特有濒危树种。分析其叶绿体基因组同义密码子使用偏好性及其主要影响因素,旨在为珙桐分子水平上的深入研究、物种保护和种质创新提供参考。【方法】从NCBI在线数据库下载完整的珙桐叶绿体基因组序列,并进行蛋白编码序列筛选,再利用CodonW软件计算各基因的有效密码子数(ENC)、密码子适应指数(CAI)、同义密码子相对使用度(RSCU)和密码子中A、T、C、G这4种碱基的含量,最后利用R软件计算各参数间的相关性并绘图。【结果】(1)从珙桐叶绿体基因组中共筛选出59条蛋白编码序列,总的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基(GC)平均含量和密码子第3位碱基的GC平均含量分别为38.05%和30.63%,CAI平均值为0.18,ENC平均值为48.52,表明珙桐叶绿体基因组基因表达水平较低,且密码子使用偏好性较弱。(2)ENC-plot、PR2-plot、中性绘图和对应性分析表明,影响珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性的最主要因素为选择压力。(3)共筛选出12个最优密码子。【结论】珙桐叶绿体基因组同义密码子使用偏好性较弱,除了主要受选择压力影响外,还受到突变压力、碱基组成和基因表达水平等因素的影响;同时筛选出12个最优密码子,可用于未来珙桐的遗传改良和种质创新研究之中。

4种霸王属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析

【目的】分析4种霸王属植物叶绿体基因组密码子的使用模式及其成因,为深入理解霸王属植物的密码子优化、偏好机制研究及遗传进化关系提供科学依据。【方法】用CodonW、EMBOSS等对叶绿体基因组筛选出的40条基因编码序列密码子进行ENC-plot、中性绘图、最优密码子等分析。【结果】4种霸王属植物叶绿体基因组密码子的GC含量依次为GC_(1)>GC_(2)>GC_(3),ENC平均值都大于35,CAI均为0.17,其基因表达水平较低,且密码子使用偏好性较弱;中性绘图分析、ENC-plot及PR2-plot分析认为4个物种叶绿体基因组密码子的偏好性主要受自然选择作用的影响;最优密码子分析表明豆型霸王、长梗霸王、霸王和喀什霸王最优密码子分别有19,13,14,14个,其中4个为共有密码子且以A/U收尾。【结论】4种霸王属植物的密码子碱基多以A/U结尾,偏好性较弱且主要影响因素为自然选择,鉴定出CGA、GAA、UAU、UUA这4个共有最优密码子。

薇甘菊叶绿体基因组密码子偏好性分析

为探究薇甘菊(Mikania micrantha)叶绿体基因组密码子使用模式和影响其偏好性的主要因素,从NCBI数据库下载并筛选出53条长度大于300 bp的叶绿体蛋白编码基因,采用CodonW 1.4.2、DNASTAR和SPSS 26.0等软件,对其密码子偏好性和成因进行多方面分析。结果表明,薇甘菊叶绿体基因组密码子3个位点的GC平均含量表现为GC1(47.06%)>GC2(39.85%)>GC3(28.16%);GC3含量为17.65%~36.93%。有效密码子数目(ENC)均值远大于35.00,表明密码子偏性较弱。RSCU值大于1.00的密码子有27个,其中第3位碱基使用A或U的密码子占比88.88%,表明薇甘菊密码子第3位碱基偏好使用A或U。中性绘图、ENC-plot和PR2-plot等分析结果表明,在影响薇甘菊密码子偏好性的众多因素中,自然选择发挥主要作用。CAU、ACA和CGU为最优密码子。研究结果可为薇甘菊叶绿体基因组学研究提供参考。

人类基因同义密码子偏好的特征以及与基因GC含量的关系

对人类的 72 8个基因 ,按其编码区中GC的含量分成四组 (从GC <0 4 3到GC >0 5 8) ,分别考察了这四组样本对同义密码子偏好的特征 ,发现在全部样本中都呈现NTG (N代表四种碱基中的任一种 )特受偏爱和NCG尽量避免的特征 .基因环境中GC含量与C3/G3含量 (密码子第三位C和G的含量 )的相关分析 ,以及四组样本对密码子的偏好都支持以C结尾的密码子在编码中有特殊的优势 ,这种优势有利于保证翻译的准确性 .还考察了各种氨基酸含量随编码区GC含量不同而变化的趋势 .

高频密码子分析法及其在烟草密码子分析中的应用

利用自编的RFCS程序计算同义密码子相对使用频率 (RFSC) ,并根据RFSC值筛选出高频密码子 .将高频密码子分析法筛选出的酵母Y .lipolytica高频密码子和传统的高表达优越密码子分析法筛选出的优越密码子进行比较 ,证实高频密码子分析法的可靠性 .应用高频密码子分析法分析烟草的 2 5 6个cDNA全序列 ,计算出同义密码子的相对使用频率 ,初步确定烟草的高频密码子 ,为外源基因在烟草中的表达提供参考 .

Pigm特异性选择标记的开发及其在粳稻穗颈瘟抗性育种中的利用

【目的】Pigm是一个广谱的稻瘟病抗性基因,源自持久抗性品种谷梅4号,与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9和Pi40等互为复等位基因但抗谱存在差异。为了更好地在分子辅助选择育种中利用Pigm基因,开发与Pigm特异性标记具有重要意义。【方法】在已有文献报道定位结果的基础上,通过随机测序获得了一段谷梅4号基因组的特异序列,并据此开发了一组用于筛选Pigm基因的分子标记,进一步选取江淮稻区3个不同生态型代表性粳稻品种作为受体,利用分子标记辅助选择结合对抗性基因的背景检测将Pigm基因导入受体品种。【结果】Pigm-4标记位于Pigm基因簇内部,与抗病功能元件Pigm R紧密连锁,对不同类型的品种检测发现该标记特异性强,且利用该标记可将Pigm与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9以及Pi40区分开来。对受体亲本稻瘟病抗性基因的检测和接种结果分析发现江淮稻区粳稻品种虽然携带了Pib、Pi54、Pita、Pb1中的2~3个基因,但是对强毒力的稻瘟病小种抗性普遍不强,而3种代表性粳稻背景下导入Pigm基因均可显著提高其对穗颈瘟的抗性水平。【结论】Pigm可以作为抗稻瘟病粳稻育种的有利基因资源加以利用,而Pigm-4是分子标记辅助筛选Pigm的优异标记。

痘苗病毒基因组密码子使用频率分析

密码子使用的差别是普遍存在的现象 ,每一个密码子被某些生物偏爱 ,而在另一些生物中则很少使用。以往这方面的研究多集中在自养生物中 ,而对纯寄生的病毒本身及其与宿主细胞基因密码子使用频率关系的研究则很少。分析痘苗病毒哥本哈根株 189个基因的密码子使用频率发现 :总体上痘苗病毒偏爱使用以A/U为结尾的密码子 ;基因的异质性不强 ,没有影响密码子使用的主要趋势 ;在不同转录方向上和表达时相上 ,基因密码子使用略有不同 ;不同功能的基因其密码子使用上差别较大 ;晚期基因比早期基因与宿主密码子使用频率的差别大。上述结果表明 :密码子是影响病毒和细胞相互作用。

家蚕AFLP分子连锁图谱的构建及绿茧基因定位

利用改进的AFLP技术 ,对家蚕品系C10 0 和大造的回交一代BC1群体进行连锁图谱的构建。经 2 8对引物组合的选择性扩增 ,共获得了 395 6条带 ,平均每对引物产生 14 1 3条带 ,获得多态性带只有 10 18条 ,多态性带的比率为 2 5 7%。其中 6 93(6 8 1% )个多态性位点符合 1∶1孟德尔分离比例。利用Mapmaker/Exp 3 0软件进行连锁分析 ,构建了一张含有 4 0 8个标记位点、33个连锁群、总图距为 36 76 7cM的连锁图谱 ,并将绿茧基因定位在该图谱的 2 2连锁群上 ,表明该连锁群与家蚕经典遗传学的第

鲤饲料转化率性状的QTL定位及遗传效应分析

数量性状(QTL)定位是实现分子标记辅助育种、基因选择和定位、培育新品种及加快性状遗传研究进展的重要手段。饲料转化率是鲤鱼的重要经济性状和遗传改良的主要目标,而通过QTL定位获得与饲料转化率性状紧密连锁的分子标记以及相关基因是遗传育种的重要工具。研究利用SNP、SSR、EST-SSR等分子标记构建鲤鱼(Cyprinus carpio L.)遗传连锁图谱并对重要经济性状进行QTL定位。选用174个SSR标记、41个EST-SSR标记、345个SNP标记对德国镜鲤F2代群体68个个体进行基因型检测,用JoinMap4.0软件包构建鲤鱼遗传连锁图谱。再用MapQTL5.0的区间作图法(Interval mapping,IM)和多QTL区间定位法(MQMMapping,MQM)对饲料转化率性状进行QTL区间检测,通过置换实验(1000次重复)确定连锁群显著性水平阈值。结果显示,在对饲料转化率性状的多QTL区间定位中,共检测到15个QTLs区间,分布在9个连锁群上,解释表型变异范围为17.70%—52.20%,解释表型变异最大的QTLs区间在第48连锁群上,为52.20%。HLJE314-SNP0919(LG25)区间标记覆盖的图距最小,为0.164 cM;最大的是HLJ1439-HLJ1438(LG39)区间,覆盖图距为24.922 cM。其中区间HLJ1439-HLJ1438、HLJ922-SNP0711解释表型变异均超过50.00%,可能是影响饲料转化率性状的主效QTLs区间。与饲料转化率相关的15个QTLs的加性效应方向并不一致,有3个区间具有负向加性效应,平均为0.027;12个正向加性效应,平均值为0.06。研究检测出的与鲤鱼饲料转化率性状相关的QTL位点可为鲤鱼分子标记辅助育种和更进一步的QTL精细定位打下基础。

Wx^mp基因背景下可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和去分支酶基因PUL对水稻蒸煮食味品质的影响

【目的】分析在同一主效基因(Wx^mp)背景下可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和去分支酶基因PUL对稻米蒸煮食味品质的影响,以期为水稻品质遗传改良提供依据。【方法】选择在SSⅡa和PUL存在多态性而其他淀粉合成酶相关基因没有多态性的半糯品系宁0145和粳稻品种武运粳21进行杂交,获得F2群体与F3株系。利用分子标记,选择含有Wx^mp基因的F2单株与F3株系,将这些F2单株与F3株系分成SSⅡa^nPUL^n、SSⅡa^nPUL^w、SSⅡa^wPUL^n和SSⅡa^wPUL^w4种基因型(n和w分别表示该基因来源于宁0145和武运粳21),分析不同基因型蒸煮食味品质性状的差异,探讨同一Wxmp基因背景下不同SSⅡa和PUL等位基因对蒸煮食味品质性状的影响。【结果】不同基因型间蒸煮食味品质性状均存在显著差异,来源于武运粳21的SSⅡa^w基因和PUL^w基因分别使直链淀粉含量增加0.29%~1.00%和0.62%~1.18%,且PUL的效应大于SSⅡa,两者间存在互作效应。SSⅡa^w基因和PUL^w基因降低胶稠度和崩解值,提高了热浆黏度、冷胶黏度、消减值和回复值,对糊化温度、峰值黏度和峰值时间的作用较小。【结论】明确了Wx^mp背景下SSⅡa和PUL基因对稻米蒸煮食味品质的遗传效应,该研究结果为SSⅡa和PUL基因的分子标记辅助选择改良稻米品质提供了理论依据。

‘百农64’ב京双16’小麦遗传连锁图谱构建

通过对小麦品种‘百农64’ב京双16’F3家系群体的SSR和AFLP分析,构建了含100个SSR标记(91个引物)和58个AFLP标记(12个引物)的小麦遗传连锁图,158个标记组成20个连锁群,覆盖小麦基因组3 114cM,标记间平均间距为19.7 cM.将前人未定位的12个SSR标记定位到了小麦遗传连锁图谱上.为小麦慢白粉病性等农艺性状的QTL分析打下了良好基础.

不同产地川芎种质与藁本、辽藁本的ITS2序列分析

对6省9个不同地区川芎种质、藁本及辽藁本样品的ITS2序列进行分析,并采用NJ法构建分子系统树。结果显示:9个川芎种质、藁本与辽藁本的ITS2序列共有220个保守位点和8个变异位点,其中信息位点4个,单一变异位点4个。藁本、辽藁本与川芎间GC含量相近,变异位点相似,平均K2P遗传距离分别为0.008,0.011,小于川芎种内遗传距离0.013。NJ进化树分析显示,各地川芎种质、藁本、辽藁本间有着极为亲密的亲缘关系。结合前人本草考证的结果,对川芎的起源、川芎种质间的亲缘关系进行了讨论,首次提出辽藁本也可能是非主栽川芎种质野生种源的观点。

我国汉族人群HLAⅠ类经典基因单倍型及连锁分析

本研究旨在探讨我国汉族人群HLAⅠ类经典基因座位HLA-A、HLA-B、HLA-Cw位点的基因频率,单倍型频率及连锁特征。采用序列特异性引物(SSP)PCR低分辨基因分型技术对1014例随机选择的无关个体的经典HLAⅠ类位点进行基因分型,并对其相关遗传学参数进行统计学分析。结果发现汉族人群中较为常见的HLA-Ⅰ类基因是A*02(0.33)、A*11(0.24)、B*15(0.14)、B*13(0.13)、Cw*03(0.25)、Cw*07(0.18);较为常见的单倍型是A*02-B*46(0.071)、A*11-B*15(0.051)、A*02-Cw*01(0.084)、A*11-Cw*03(0.079)、B*46-Cw*01(0.095)和B*13-Cw*03(0.071)等,其中A*02-B*46、A*30-B*13、A*30-Cw*06、A*02-Cw*01、B*46-Cw*01和B*58-Cw*03等单倍型呈现出显著的连锁不平衡;而A*02-B*15、A*02-B*40、A*24-Cw*03、A*02-Cw*03、A*31-Cw*03等连锁不平衡性相对较低,其中A*24-Cw*03在重组事件中较常出现。此外,A*02-B*46-Cw*01(0.075)、A*30-B*13-Cw*06(0.046)、A*11-B*13-Cw*03(0.045)、A*33-B*58-Cw*03(0.044)、A*11-B*15-Cw*08(0.027)、A*02-B*38-Cw*07(0.023)、A*11-B*40-Cw*07(0.022)等为常见扩展单倍型。结论:本研究较系统地分析了我国汉族人群的HLA遗传学分布特点,为群体进化、临床移植及疾病相关研究等提供了有价值的遗传学资料。

中国人苯丙氨酸羟化酶基因的10种新突变

目的 研究中国人苯丙氨酸羟化酶(PAH)基因突变的分子基础。方法 应用PCR/SSCP、序列分析等技术,分析中国北方地区120个经典型苯酮尿症(PKU)核心家系,对PAH基因外显子3、5、7、10、11、12进行突变基因的筛查和确定。结果 在确定的31种突变中(另文报道)有10种突变首次在中国PKU人群中发现:165T、S70del、G239D、R241fsdelG、L255S、P281L、G346R、L367fsinsC、R400S和Ivsllnt2t→c。其中4种突变G239D、R241fsdelG、R400S和Ivsllnt2t→c在国际PAH数据库未见公布(至投稿日期)。新突变显示中国人PAH基因虽以点突变为主,但存在小的碱基插入、缺失以及移码突变。新突变主要发生在外显子7中(4/10),每种突变的发生频率均很低(0.42％-1.3％)。结论 中国人PAH基因存在高度异质性和突变的多样性,外显子7是PAH基因的突变热点区域。

携带绿色荧光蛋白基因的逆转录病毒载体的构建及其介导的T细胞基因转移研究

为了构建含绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)基因的逆转录病毒载体和研究逆转录病毒对T细胞的感染能力,利用亚克隆技术将磷酸甘油酸激酶启动子(phosphoglyceratekinasepromoter,PGK)基因和GFP全长cDNA插入逆转录病毒载体pLXSN,采用磷酸钙沉淀法将重组载体转染PA317包装细胞,G418筛选出抗性克隆,收集滴度最高的病毒上清感染NIH3T3和T细胞,在倒置荧光显微镜下观察GFP表达情况。结果表明;重组逆转录病毒载体转染PA317包装细胞后,可在荧光显微镜下观察到GFP的表达。G418筛选后,含GFP的逆转录病毒可感染原代培养的T细胞。结论:逆转录病毒载体能够快速、稳定地将外源基因转移至T细胞,可作为介导T细胞基因转移的重要工具。

一个承载分子的设计与肽抗生素hPAB-β的高效表达

目的 通过设计一个承载蛋白分子高效表达肽抗生素hPAB β ,为大量制备hPAB β奠定基础。 方法 根据肽抗生素的特性 ,确立 4条设计原则 ,并据此设计一 489bp的承载蛋白编码序列 ,用化学合成法获得该序列并将之克隆到pQE 3 2中构建成表达载体 ,进一步将肽抗生素hPAB β基因插入上述表达载体 ,肽抗生素基因位于承载蛋白编码序列 3’ 端 ,两者构成融合基因。将含融合基因的表达载体转化大肠杆菌JM10 9,筛选阳性重组子 ,并用阳性重组子表达融合蛋白。结果 设计的承载蛋白为 163个氨基酸 ,分子量 17668.80 ,等电点 5 .62 1。用承载分子与肽抗生素hPAB β构建的融合蛋白表达载体转化细菌后 ,筛选到 4个阳性重组子 ,均能高效表达肽抗生素融合蛋白 ,融合蛋白的产量占细菌总蛋白的 40 %～ 45 %。结论 设计的承载蛋白分子能够实现肽抗生素的高效表达。

线粒体遗传密码及基因组遗传密码的对称分析

病毒、细菌和真核生物的氨基酸编码都使用相同的遗传密码 ,表明它们可能有共同的来源。但人和牛的线粒体的遗传密码和基因组的遗传密码相比 ,出现以下不同 :(1)ATA编码甲硫氨酸M而不是异亮氨酸I。(2)TGA不再是终止密码子X而编码色氨酸W。(3)AGA和AGG不再是精氨酸R的密码子而变为终止密码子X。应用高维空间拓扑分析的方法 ,对线粒体遗传密码和基因组遗传密码的6维编码空间进行对称性分析 ,得到如下结果 :(1)线粒体遗传密码的起始密码子是2个而不是1个。(2)线粒体遗传密码的终止密码子是4个而不是3个。(3)线粒体遗传密码空间只有2、4、6三种偶数简并度而没1、3两种奇数简并度 ,表明其对称度较高。(4)线粒体遗传密码空间除丝氨酸S分成两个平行的子空间之外 ,终止密码子X亦分成两个平行的子空间 ,表明其连通度较低。(5)线粒体遗传密码与基因组遗传密码相比 ,共有3个简并平面出现变异 ,即 :1001λλ(M和I) ,011λ1λ(W和X) ,以及1011λλ(S和X或S和R)。(6)基因组遗传密码的1、3两种奇数简并度可能来源于线粒体遗传密码的1001λλ平面和011λ1λ平面的对称性破缺。

榛子种质资源遗传多样性的RAPD分析

利用RAPD分子标记技术,对来自欧洲、美国和我国北方的共48份榛子品种或品系(包括4个种及种间杂种)的遗传多样性进行了分析.从150条随机引物中筛选出24条引物,共扩增出142条清晰可重复的带,其中多态性带130条,比例为91.5%.聚类分析将48份榛子种质分为5组:欧榛、平榛各自列为1组;杂交榛分成2个组;另外一组包括滇榛和藏榛2份种质.研究结果对榛子的种间亲缘关系进行了验证,且为同种不同品种的亲缘关系提供了更为详细的信息.

二化螟实时荧光定量PCR内参基因筛选和表达稳定性评价

【目的】筛选特定试验条件下二化螟(Chilosuppressalis)稳定表达的内参基因,为二化螟基因表达研究奠定基础。【方法】根据二化螟转录组测序结果挑选出11个候选基因,利用实时荧光定量PCR测定其在二化螟不同发育历期、不同组织、温度处理、杀虫剂处理、取食不同饲料、取食不同水稻、dsRNA处理和混合样品的表达量,利用RefFinder、BestKeeper、Ge Norm和NormFinder等软件和ΔC_t值对11个候选基因的稳定性进行评估。【结果】5种分析方法表明,在二化螟不同发育历期稳定性较高的内参基因是AK、RPL10和EF1,不同组织中稳定性较高的内参基因是EF1、TUB和ACTB,不同温度下较稳定的内参基因为TUB、RPL10和EF1,杀虫剂处理样品中较稳定的是TF4和ACTA,取食不同饲料较稳定的是TUB、TF4、EF1和RPL10,取食不同品种水稻较稳定的是TUB和EF1,dsRNA处理样品中较稳定的是TUB、AK、ACTB和EF1,混合样品中较稳定的是EF1、TUB和ACTB。【结论】为不同试验条件下选择合适的内参基因提供了参考,也有利于在二化螟基因表达研究中获得更加可靠准确的数据。