利用基因组比对方法寻找大肠杆菌DH1基因组中的非必需序列

目的:寻找大肠杆菌DH1基因组中的非必需序列。方法:采用基因组比对的方法,通过软件MAUVE分别对大肠杆菌DH1与miniMG1655、miniW3110进行基因组比对,筛选得到大肠杆菌DH1基因组中的候选非必需序列,进而以基因必需性评分的方法确定非必需序列。结果与结论:通过基因组比对及基因必需性评分的方法,确定了大肠杆菌DH1基因组中64个非必需序列区域,占全基因组的26.3%。非必需序列区域的确定,为后续构建基因组减小的大肠杆菌miniDH1提供了基础。

SARS冠状病毒PCR检测中的基因组比对研究

通过运用生物信息学的方法,对20株SARS冠状病毒基因组进行了多序列比对分析。所建立的20株SARS冠状病毒基因组之间的无根进化树,揭示了20株SARS冠状病毒基因组之间的同源性。在其多序列比对结果的基础上,对所设计的SARS冠状病毒PCR检测试剂盒的引物进行了分析,证明了该引物在全部20株SARS冠状病毒的PCR检测分析中的适用性。

32株SARS冠状病毒基因组比对在PCR检测中的应用(英文)

进行了32株SARS冠状病毒基因组的多序列比对分析。所得无根进化树揭示SAPS冠状病毒之间的同源性。同时,验 证了所设计的PCR检测引物对全部32株SAPS冠状病毒检测的适用性。

一种基于最大基因组比对法的地理要素匹配相似度算法

地理要素同名匹配是地理空间信息数据库实现要素级更新维护的基础,它对于提高地理空间信息现势性与应用水平具有重要的理论和实践意义。本文针对目前空间数据库变化特征进行了深入分析,并在此基础上,针对空间数据库快速更新需求,从几何视角提出了一种基于最大基因组比对法的地理要素匹配相似度算法,在空间信息数据库更新过程中验证了该匹配算法的可行性。

板蓝与葡萄、漾濞槭基因组的共线性分析

板蓝(Strobilanthes cusia)具有极高的药用价值,全草可入药,是中草药南板蓝根的主要成分。为了厘清板蓝基因组的进化历程,探究板蓝的生物学功能,通过将板蓝基因组与葡萄(Vitis vinifera)、漾濞槭(Acer yangbiense)基因组进行全基因组比对,采用推断基因组同源性、同义碱基替换、Ks的核函数分析、鉴定染色体的直系和旁系同源区域、全基因组与局部比对等方法,发现板蓝在经历了核心真双子叶共享的三倍化事件后,还额外经历了一次三倍化事件,并且确定时间节点在106~120个百万年前。

实用安全两方计算及其在基因组序列比对中的应用

安全两方计算(secure two-party computation)是密码学领域中的一个重要研究方向.作为安全多方计算中的一个特殊情形,安全两方计算中参与计算的实体仅为两方.相比于三方及更多参与方的情况,安全两方计算不仅在理论研究方面更具挑战性,在应用研究方面也具有更加广泛的应用场景.近年来,安全两方计算在实用性方面的研究取得了飞速发展,不仅在通用协议构造的效率上取得了重要突破,而且在涉及数据隐私计算的各个应用领域得到了广泛关注,比如基因组数据的隐私保护等.本文介绍了安全两方计算的基本概念、基本工具等基础知识,简要概述了安全两方计算近年来在实用性方面取得的重要研究成果,并重点介绍了安全两方计算在基因组序列比对中的应用及其研究进展.为了更加清晰地介绍相关研究进展,本文从安全两方计算的两个主要构造方法 (即同态加密和混乱电路)出发,分别给出了基于这两种不同底层工具的研究脉络.此外,本文指出了现阶段基于安全两方计算的基因组序列比对研究中存在的几点不足,并分析了未来可能的研究方向.

SARS冠状病毒基因组进化与PCR检测引物的设计

目的:分析比较32株SARS冠状病毒基因组的同源性,研究SARS冠状病毒PCR检测引物对32株SARS冠状病毒的适用性。方法:运用互联网和生物信息学的方法、软件,分析32株SARS冠状病毒基因组之间的同源性,构建无根进化树,并对PCR检测引物进行了检索验证。结果:32株SARS冠状病毒的全基因组序列中共有488个位点的碱基发生突变,并且在所有32株SARS冠状病毒的基因组序列上,均存在PCR检测引物对应的序列片断。结论:所设计的SARS冠状病毒PCR检测引物在全部32株SARS冠状病毒的PCR检测分析中都是适用的。

比较基因组学平台的设计与实现

目的开发一个基于Web的本地服务器支持的功能全面的基因组比较和可视化平台,以加快对基因组的分析。方法构建以Apache HTTP服务器为平台的WEB服务器,采用Perl语言编程,优选整合了MUMmer、LAGAN、Mauve等多个基因组学研究的软件和算法,针对生物学家不同的应用目的,可直接在网页上提交基因组序列数据和参数选项,经平台处理的结果通过网页以图形化的方式返回用户。结果该平台可以处理多种序列数据输入格式,实现了完整的基因组序列和草图基因组序列比对,近远源物种的双基因组或多基因组比对,基因组间的同线性区域寻找,以及定位大范围的基因组重组(基因插入/缺失、重复、重排和水平转移)和小的核苷酸突变等功能;并将结果以图形化的方式显示。应用本平台,对10种新型甲型流感病毒株作基因组同源性分析,表明PB1基因可能来自于人H3N2,PB2、PA基因可能来自于禽类H3N2,而HA、NS基因可能来自于猪H1N1。在本平台上还对结核分枝杆菌(H37Rv、CDC1551)和牛分支杆菌(AF2122/97)基因组的研究分析,发现插入/缺失和重复序列是导致三个菌株基因组差异的主要来源。结论该平台功能资源整合较全面,应用界面友好,结果显示直观,故可作为比较基因组学常规研究的有效平台。

牛支原体与无乳支原体的相似性比对分析

运用生物信息学方法对牛支原体(Mycoplasma bovis)和无乳支原体(Mycoplasma agalactiae)的相似性进行多重比对分析。使用Mega 7、Clustal a、Sibeilia等生物信息学软件对M.bovis与M.agalactiae的全基因组、16S rRNA、脂蛋白家族进行相似性比对分析。通过多重比对发现,M.bovis与M.agalactiae在全基因、16S rRNA、以及脂蛋白家族方面均表现出较高的相似性。

基于InDel标记的杏鲍菇遗传多样性评价

插入/缺失(insertion-deletion,InDel)标记作为快速鉴定品种间遗传多样性的方法之一,因具有对检测设备要求低、简单易行、成本低,且共显性遗传、变异稳定、准确性高、重复性好等特点,在医学、动植物遗传学的群体遗传分析、基因定位及遗传图谱构建等领域被广泛应用。为评价我国杏鲍菇菌株的遗传多样性,加快杏鲍菇遗传育种工作进程,通过比对杏鲍菇已公布的基因组组装数据,开发30~200 bp InDel标记便于常规电泳检测,随机选取合成36对引物对收集自国家食用菌标准菌株库、国内企业和市场的65份杏鲍菇菌株进行验证,筛选出25对有效引物,进行遗传多样性分析并构建UPGMA聚类树。结果表明,65份供试菌株遗传多样性丰富,遗传相似系数最低为0.362,在相似系数0.616时可分为5个类群。

基于全基因组序列比对的大肠杆菌噬菌体侵染能力分析

迄今,在NCBI基因组数据库中大肠杆菌及其噬菌体的全基因组序列数量众多,这些大数据足以让我们基于全基因组序列比对研究大肠杆菌噬菌体侵染能力及宿主的抗感染能力。目前还未见大肠杆菌噬菌体侵染能力的相关报道。本研究为研究噬菌体侵染能力及其专一性提供数据。从NCBI数据库中下载大肠杆菌进化树上的代表菌株及全部的大肠杆菌噬菌体基因组序列,采用Blast软件进行序列比对,找出噬菌体与宿主的一一对应关系,再通过R语言等相关软件分析噬菌体对不同大肠杆菌宿主的侵染能力。在35个大肠杆菌噬菌体中,Escherichia phage HK75等四株噬菌体的侵染能力最强,Escherichia phage PhaxⅠ和Escherichia phage v B_Eco M_CBA120的侵染能力比较弱。在44个大肠杆菌代表株中,Escherichia coli strain400791、Escherichia coli M605的易感能力较强,Escherichia coli MS 84-1的抗噬菌体能力较强。本研究首次利用全基因组序列比对的方法分析了噬菌体对宿主的侵染能力,为噬菌体侵染能力研究提供参考数据。

基于全基因组序列比对的枯草芽孢杆菌噬菌体侵染能力分析

目前,在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中已报道数量众多的枯草芽孢杆菌及其噬菌体的全基因组序列,这为我们利用全基因组比对手段研究枯草芽孢杆菌噬菌体的侵染能力提供了数据基础。本研究从NCBI基因组数据库中下载具有完整序列的枯草芽孢杆菌及噬菌体的基因组及相应的蛋白质序列,利用BLAST软件进行基因组序列比对,得出枯草芽孢杆菌与噬菌体之间的关系。通过利用R语言等软件对噬菌体侵染枯草芽孢杆菌的能力进行分析。然后利用Clustalx和Treeview软件构建进化树,得出枯草芽孢杆菌之间的亲缘性关系,最后对枯草芽孢杆菌蛋白质进行COG注释。结果表明:在65株枯草芽孢杆菌噬菌体中,Bacillus_phage_SPBc2和Bacillus_phage_ph IS3501的侵染能力最强,而Bacillus_phage_phi AGATE等3株噬菌体的侵染能力较弱。在37株枯草芽孢杆菌中Bacillus subtilis ATCC 49760的易感性较强,Bacillus subtilis RO-NN-1等8株对枯草芽孢杆菌噬菌体的抗性较强。本研究利用基因组比对的方法对枯草芽孢杆菌噬菌体侵染宿主的能力以及枯草芽孢杆的蛋白质功能进行了分析,为后续进一步研究枯草芽孢杆菌噬菌体侵染能力及其蛋白质功能提供参考。

1株表现为鞭毛抗原3相的韦太夫雷登沙门氏菌的鉴定和基因组序列分析

利用高通量测序获取1株抗原式为3,10:a, r, z6的沙门氏菌(Salmonella) GX150603的全基因组序列。根据鞭毛抗原序列、致病性和抗性基因预测GX150603的血清型,利用分子生物学软件分析基因组岛和前噬菌体,并与其他菌株进行全基因组系统发育分析。经鉴定GX150603为韦太夫雷登沙门氏菌(Salmonella enteric asubsp. enterica serovar Weltevreden),并推测由于鞭毛抗原的氨基酸变异导致该菌株与H:a血清产生了交叉反应。GX150603基因组携带148个毒力相关基因,8个耐药相关基因,27个基因组岛和3个前噬菌体。基因组岛包括沙门氏菌毒力岛SPI-1/2/3/4/5/6/9/11/13/14/19,centisome 63,CS54和3个该血清型特有的基因组岛。与7个韦太夫雷登沙门氏菌欧洲分离株比较,GX150603有4个共线性片段重排,4个共线性片段缺失和1个共线性片段存在较大差异,进化分析显示,同一血清型仍然表现出最近的亲缘关系。

腹膜间皮瘤组织体细胞突变的分析

目的:探讨临床标本全基因组测序中体细胞突变测定技术的应用。方法:对1例手术切除的腹膜间皮瘤肿瘤组织和其癌旁组织进行了第二代全基因组测序,并将结果与人类基因组数据库的参考序列进行比对。结果:发现639 717个肿瘤组织和癌旁组织细胞共有的单核苷酸变异(single nucleotide variation,SNV),20 302个肿瘤组织独有的SNV和2 185个癌旁组织独有的SNV,还有223个位点,在肿瘤组织和癌旁组织以及人类基因组参考序列三者之间均不相同。结论:仅仅对个体2种组织样本和人类基因组参考序列比对,尚不能准确定位病变细胞的所有体细胞突变。因此,建立个体出生时的全基因组序列或预留出生时的DNA样本有助于排除正常组织体细胞突变的干扰。