大熊猫和北极熊基因组微卫星分布特征比较分析

本研究比较分析了大熊猫和北极熊全基因组序列中的1~6碱基重复的完美型微卫星序列的分布特征,通过微卫星序列搜索和统计软件MSDB分析分别得到855 018和936 238个微卫星序列,其长度总和分别是14 919 240 bp和18 434 348 bp;分别占基因组大小的0.64%和0.79%,大熊猫和北极熊基因组总丰度分别是371.8个/Mb和405.6个/Mb,二者基因组中微卫星都是单碱基重复的最多,其次是二碱基、四碱基、三碱基和五碱基,六碱基重复类型的数量最少。大熊猫和北极熊含量最丰富的重复拷贝类别主要有A、AC、AG、AAAT、AAAG、AT和C等。本研究为后续开发和筛选大量高质量的熊科物种微卫星标记提供了数据支持。

德国小蠊全基因组中微卫星分布规律

【目的】分析德国小蠊Blattella germanica全基因组中微卫星的数量和分布规律,并对外显子中含有微卫星的基因进行功能注释。【方法】使用微卫星搜索软件查找德国小蠊基因组中微卫星的数量、重复次数以及所有微卫星的位置信息,编写Python脚本对微卫星进行定位,并通过Blast2Go和KASS程序对外显子中含有微卫星的基因进行功能注释。【结果】共找到1~6碱基重复类型的微卫星序列604 386个,总长度15 301 255 bp,约占全基因组序列(约2.04 Gb)的0.75%,分布频率为1/3.37 kb,微卫星序列的长度主要在12~60个碱基长度范围内。不同类型的微卫星中,三碱基(226 876)重复类型微卫星数量最多,占微卫星总数的37.54%;四碱基(150 355)重复类型次之,占微卫星总数的24.88%;其余依次是单碱基(141 167)、二碱基(60 877)、五碱基(21 570)和六碱基(3 541)重复类型,分别占微卫星总数的23.36%,10.07%,3.57%和0.59%。出现最多的重复拷贝类别有:ATT,AAT,A,T,AAAT,ATTT和AT,共411 789个微卫星,占微卫星总数的68.13%,这7种类别的微卫星数量均大于30 000个。共有2 372个微卫星在外显子上,它们分别位于1 481个基因上。GO功能注释结果表明,其中434条归类于细胞组分(cellular component),402条归类于分子功能(molecular function),660条归类于生物学过程(biological process)。KEGG通路分析结果表明,与新陈代谢相关的基因最多(380个),其次是与机体系统相关的(276个),与遗传信息进程相关的基因最少(92个)。【结论】本研究为进一步系统深入分析德国小蠊微卫星功能及微卫星分子标记筛选打下了基础。

红原鸡全基因组中微卫星分布规律研究

本文对红原鸡Gallus gallus全基因组中微卫星数量及分布规律进行了分析,查找到l～6个碱基重复类型的微卫星序列共282728个,约占全基因组序列(1.1Gb)的0.49%,分布频率为1/3.89kb,微卫星序列的长度主要在12～70个碱基长度范围内。第1、2、3条染色体上微卫星分布频率较高,而32号染色体上无微卫星分布。不同类型微卫星中,单碱基重复类型数目最多,为184192个,占总数的65.1%;其次是四、二、三、五、六碱基重复单元序列,分别占到总数的12.8%、9.7%、7.2%、4.6%、0.8%。T、A、AT、GTTT、AAAC、G、C、ATTT、AC、GT、AAAT、ATT、AAC、AAT、GTT、AG、CT、CTTT、AAAG、GTTTT、AAACA、AAGG、CCTT是红原鸡基因组中最主要的微卫星重复类型。本研究为红原鸡微卫星标记的分离筛选、遗传多样性的研究以及不同物种微卫星的比较分析奠定了基础。

二斑叶螨和肩突硬蜱基因组微卫星分布规律研究

本研究利用已公布的二斑叶螨Tetranychus urticae和肩突硬蜱Ixodes scapularis的全基因组测序结果,对其基因组中的微卫星序列进行了系统分析和比较。结果表明:在二斑叶螨基因组中共找到微卫星7934个,出现频率为1/11.45kb,占全基因组碱基总数的0.16%,其中三碱基重复微卫星最多,占总数的72.83%;在肩突硬蜱基因组中共找到550629个微卫星,出现频率为1/3.21kb,占全基因组碱基总数的0.57%,其中单碱基重复微卫星最多,占总数的73.74%。另外,肩突硬蜱基因组中微卫星的重复次数普遍高于二斑叶螨基因组中微卫星的重复次数,二斑叶螨基因组中微卫星的GC含量(34.10%)明显高于肩突硬蜱(24.35%)。微卫星家族方面,二斑叶螨基因组倾向拥有更多的唯一序列(P<0.0001)。A、T、AG、TC、TG、GAT、ATTT、AATA是两个物种共有的常见核心重复序列。

南方和北方根结线虫分泌蛋白组预测与比较分析

通过SignalP 3.0、TargetP 1.1、KohGPI、TMHMM 2.0等系列软件对南方和北方根结线虫分泌蛋白组进行预测。结果表明,南方和北方根结线虫预测分泌蛋白数为2 622和1 696个,分别占总基因数的13.65%和12.95%。经BlastP(E<1e-10)分析,分别有754个和466个能在KOG(eukaryotic orthologous groups)库中找到相似蛋白,其功能主要包括能量代谢与转运、信号传导、转录活性调控等。基因本体(GO)分析结果表明,南方和北方根结线虫的预测分泌蛋白数目在核定位信号和转录活性调控上存在显著差异。用MEME/MAST搜索并分析根结线虫分泌信号肽保守的模体(Motif),得到54个南、北方根结线虫分泌信号肽共有的模体。

大熊猫嗅觉受体基因家族的生物信息学分析

嗅觉受体(OR)在嗅觉系统识别气味的过程中起关键作用,哺乳动物OR蛋白由其最大的多基因家族编码。本研究深入分析了大熊猫Ailuropoda melanoleuca的OR基因家族,结果显示大熊猫有1 048个OR基因,包括645个完整基因、219个假基因和184个片段基因。大熊猫的OR基因根据序列相似性可划分为22个家族、240个亚家族,平均每个亚家族的成员不足5个,表明大熊猫的OR基因家族具有丰富的序列多样性。基于大熊猫、北极熊Ursus maritimus、家犬Canis lupus familiaris和小鼠Mus musculus的OR蛋白序列的多物种聚类分析显示它们具有267个直系同源基因簇,而大熊猫没有特有的OR基因,表明其嗅觉特异性不明显。大熊猫OR基因的数量明显比其近亲北极熊的少,显示其在进化过程中丢失了大量OR基因,这可能与其食性的显著改变有关。

美洲大蠊基因组重复序列分析

重复序列是真核生物基因组的重要组成部分。一些重复序列,如自主型的逆转录转座子LINE,在昆虫的系统进化和遗传多样性研究方面得到了广泛的应用。de novo从头预测和基于同源比对预测相结合的方法被用来搜索美洲大蠊Periplaneta americana基因组,共鉴定出大约占全基因组62%的重复序列。研究发现,散在重复序列中,DNA转座子占美洲大蠊基因组的16.18%;逆转座元件中LINE最多,占基因组的13.64%,SINE和LTR分别占基因组的3.52%和1.32%。LINEs中的Bov Bs亚家族在所有转座子亚家族中比例最高(约6.73%)。美洲大蠊与德国小蠊Blattella germanica相比,除LTR外,其他类型的转座子占基因组的比例均高于德国小蠊。通过分析逆转录转座子反转录酶完整度、氨基酸序列相似度及遗传距离,从美洲大蠊基因组中鉴定出一类BovBs:RTE-1_PAm。BovBs的反转录酶氨基酸序列的系统树表明,美洲大蠊与内华达古白蚁Zootermopsis nevadensis的进化关系比与其同属蜚蠊科Blattidae的德国小蠊的关系更近。昆虫中BovBs的进化关系与传统核基因进化关系的不同,表明转座子的进化相对宿主基因的进化具有一定的独立性。

药用美洲大蠊全基因组测序分析

以美洲大蠊Periplaneta americana为原料生产的康复新液等药品临床疗效显著,得到了广泛应用。本文以四川好医生攀西药业有限责任公司饲养的药用美洲大蠊为材料,首次采用Illumina Hi Seq 2000和Pac Bio SMRT测序平台开展了全基因组测序,并进行基因组组装、注释和分析。原始测序数据经过滤后得到1.4 Tb的二代测序数据和33.81 Gb的三代测序数据。组装结果表明,美洲大蠊基因组大小为3.26 Gb,这在已报道的昆虫基因组中仅次于东亚飞蝗Locusta migratoria。基因组重复序列含量为62.38%,杂合度为0.635%,表明其为复杂基因组。组装的Contig N50和scaffold N50长度分别为28.2 kb、315 kb,单拷贝基因完整性为88.1%,小片段文库测序数据平均比对率为99.8%,测序和组装质量满足后续分析要求。采用De novo预测、同源预测和基于转录本预测3种方法共注释到14 568个基因,其中92.4%的基因获得了功能注释。本研究首次完成了美洲大蠊的全基因组测序,也是大蠊属Periplaneta昆虫的第一个基因组,为美洲大蠊遗传进化分析和药用基因资源挖掘打下了重要基础。

植物激素处理诱导的转录组改变揭示铁皮石斛β葡糖苷酶在多糖合成中的关键作用

目的铁皮石斛是一种名贵的中草药,药用历史悠久,其药用活性成分主要包括多糖、类黄酮和生物碱。这些成分的种类和含量通常受到诸多环境因素的影响。组织培养中植物激素的广泛使用促进了许多兰科植物的大量快繁,然而植物激素对活性成分积累的影响及其作用机制尚待进一步深入研究。方法本文利用铁皮石斛组织培养常用的两种植物激素NAA和(/或)6-BA处理铁皮石斛幼苗,测定活性化合物含量并对相应材料进行转录组测序分析。结果激素处理影响多糖、生物碱和类黄酮等活性化合物的积累水平,同时引起较多的差异基因表达。统计分析表明,6-BA较NAA处理引起更多的转录本改变,β葡糖苷酶编码基因BGLU表达与多糖积累密切相关。进一步功能研究表明,包括激素种类、处理浓度、处理时间和处理材料生长时期等因素均能明显影响BGLU表达及相应多糖积累水平,从而在分子层面部分回答了一个长期困扰人们的关键问题,即为什么药材经组织培养后活性成分相对不稳定。结论本研究明确提出了BGLU在激素处理后多糖的积累过程中有重要调控作用。

美洲大蠊抗菌肽AMPPA13的表达及纯化

[目的]预测美洲大蠊新的抗菌肽基因,构建原核表达体系并纯化表达产物。[方法]通过生物信息学方法,预测分析出潜在的美洲大蠊抗菌肽。构建pET32a重组质粒,优化诱导表达条件,通过亲和层析,分子筛等手段获得纯化的抗菌肽,并进行Western Blot鉴定。[结果]预测出美洲大蠊新的抗菌肽基因AMPPA13,成功构建重组质粒pET32aAMPPA13。优化诱导表达条件得最佳IPTG浓度为0.1 mmol/L,最佳诱导时间为4 h,最佳诱导温度为37℃。纯化后AMPPA13浓度为268μg/m L。[结论]克隆出美洲大蠊抗菌肽基因,并成功构建原核表达体系,得到1 m L纯化的AMPPA13,经Western Blot鉴定,表达产物正确。