植物基因组测序的研究进展

近年来,随着测序技术的不断发展,基因组测序技术渐趋成熟并在动物和植物基因组上获得了越来越多的成功,大量植物的基因组的草图和精细图不断地被公布出来。比较和分析了三代测序技术各自的特点,对测序前的准备、基因组组装、注释和比较基因组学等方面的研究进展进行了详细的评述,阐明了植物基因组研究的特点和难点。通过植物的全基因组测序,研究者不仅可以获得该植物基因组和重要功能基因的序列信息,为从分子水平研究植物的分子进化、基因组成和基因调控等提供了一定的依据,而且还对即将测序的植物基因组研究具有重要的借鉴意义。     

动物线粒体遗传系统理论与应用研究进展

随着线粒体与人类疾病之间关系研究的不断深入,线粒体DNA及其编码的13个多肽的功能和进化引起了众多研究者的关注。作为有氧呼吸的后生动物主要的产能系统——线粒体电子传递系统(ETS)由线粒体和核基因组共同编码,自然选择被认为偏爱那些增强ETS功能的突变,此类突变可发生在线粒体或核编码的ETS蛋白中并引起积极的基因组间的相互作用,即"共适应"。线粒体DNA进化通常被认为遵循一种稳定的突变速率平衡中性模型,但有证据表明该假设可能并不可靠。对线粒体遗传系统研究的最新进展进行了综述,这对科学和合理地使用线粒体DNA分析技术具重要意义。     

沙冬青属植物叶绿体基因组对比和系统发育分析

该研究以沙冬青和矮沙冬青叶绿体基因组为研究对象,比较分析其基因组结构和系统发育关系。结果显示: (1)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组具有典型的四段式结构,全长为153 935 bp和154 140 bp,其中大单拷贝区(LSC)分别为83 891 bp和84 126 bp,小单拷贝区(SSC)分别为18 022 bp和18 014 bp,以及长度各自为26 011 bp和26 000 bp的成对反向重复区(IRs);沙冬青和矮沙冬青均注释130个基因,包括85个蛋白编码基因(PCGs),37个转运RNA(tRNA)以及8个核糖体RNA(rRNA)。(2)沙冬青和矮沙冬青的叶绿体基因组中分别检测出26和15个回文重复序列,39和50个串联重复序列,23和34个散在重复序列。同时都鉴定出96个SSRs位点,包括74和73个单核苷酸重复,5和6个二核苷酸重复,以及各有17个复合SSR位点;边界分析显示两者IR区相似,但仍有一定差异。(3)通过近邻结合法(NJ)对沙冬青和矮沙冬青在内的17种蝶形花亚科以及2种云实亚科植物的叶绿体基因组构建的系统发育树显示,沙冬青和矮沙冬青以较高的支持率聚为一个独立分枝。该研究结果为沙冬青属的种间鉴别、SSR分子标记开发、保育工作、种群动态以及进一步研究坡塔里族的演化过程奠定了理论基础。     

哺乳类线粒体基因组

作为真核细胞的一种重要细胞器的线粒体含有独立的并自主复制和转录的DNA基因组。虽然线粒体蛋白质的大部分系核DNA编码,但有一小部分是线粒体DNA(mt DNA)编码,并由线粒体的蛋白质合成系统合成。线粒体蛋白质合成系统中的rRNA和tRNA也是mt DNA编码。mt DNA的复制、转录以及蛋白质合成系统均有其本身特点,既与非线粒体真核系统有所不同,又有别于原核细胞中者。因此,线粒体基因组的研究在生物学上有重要意义。此外,线粒体的起源和进化是许多生物学家所感兴趣的和长期争论的问题,而mt DNA的进化比较     

哺乳类线粒体基因组

作为真核细胞的一种重要细胞器的线粒体含有独立的并自主复制和转录的DNA基因组。虽然线粒体蛋白质的大部分系核DNA编码,但有一小部分是线粒体DNA(mt DNA)编码,并由线粒体的蛋白质合成系统合成。线粒体蛋白质合成系统中的rRNA和tRNA也是mt DNA编码。mt DNA的复制、转录以及蛋白质合成系统均有其本身特点,既与非线粒体真核系统有所不同,又有别于原核细胞中者。因此,线粒体基因组的研究在生物学上有重要意义。此外,线粒体的起源和进化是许多生物学家所感兴趣的和长期争论的问题,而mt DNA的进化比较     

重要林木樟科植物全基因组测序研究进展

近年来,随着测序技术的革新、测序成本的降低和生物信息学软件的开发,植物全基因组研究蓬勃发展。樟科(Lauraceae)隶属被子植物木兰类,泛热带分布,物种多样性高,其中很多物种具有重要的经济和生态价值,目前已发表包括8个物种的13个基因组。该文从樟科全基因组研究现状、基因组特征、起源和进化以及功能基因和基因家族4个方面进行综述,着重介绍基于组学数据的木兰类及樟科的系统发生、樟科经历的多倍化事件以及与樟科花器官进化和代谢产物相关的基因鉴定。结合研究现状展望了樟科基因组研究的发展方向,建议通过增加测序基因组分支的代表性并关注具有特殊价值的物种,及研究物种特异性功能基因以加深对该家族基因功能和进化的理解。     

虱目裂化线粒体基因组研究进展

虱目是哺乳类和鸟类体表的专性寄生虫。在虱科、阴虱科、长角鸟虱科和兽羽虱科的某些寄生虱种中发现了线粒体基因组裂化现象, 其线粒体基因组裂化成了多个环状的线粒体染色体, 如体虱(Pediculus humanus)、头虱(pediculus capitis)和阴虱(Pthirus pubis)的线粒体基因组分别裂化形成20个、20个和14个微环染色体。微环染色体可能是基因删除和同源重组的结果, 关于线粒体基因组裂化的具体原因和机制, 目前并不清楚, 推测可能是进化选择或随机遗传漂变的结果或与线粒体单链DNA结合蛋白的缺失有关。鉴于线粒体基因组裂化研究对于深入理解线粒体的起源和进化方面具有重要意义, 文章以虱目裂化线粒体基因组为主线, 列举了动物裂化线粒体基因组和裂化特征, 阐述了虱目裂化线粒体基因组的研究现状, 分析了虱目线粒体基因组裂化的类型、原因和机制, 并对该领域未来的研究方向进行了展望。     

植物基因组比较作图研究进展

基因组比较作图是基因组研究的重要内容。植物比较作图研究表明,在长期的进化过程中,基因的组成表现出高度的保守性。随着植物遗传图谱和物理图谱的迅速发展,为植物比较作图奠定了重要的基础。现就植物基因组遗传图和物理图以及比较作图的最新研究进展作一介绍。     

《新植物学家》:喀斯特植物基因组研究取得进展

<正>近日,中科院华南植物园科学家在喀斯特植物基因组大小的进化及环境适应研究方面取得重要进展。相关研究在线发表于《新植物学家》杂志上。物种基因组大小的进化包括适应性和非适应性等多种机制,但不同机制在基因组大小进化过程中的重要性却存在争议。报春苣苔属是我国华南喀斯特地区物种多样性异常丰富的特有类群,又由于该属植物具有强烈的生境专化性,因而是一个研究基因组大小进化及环境适应的理想系统。     

《新植物学家》:喀斯特植物基因组研究取得进展

<正>近日,中科院华南植物园科学家在喀斯特植物基因组大小的进化及环境适应研究方面取得重要进展。相关研究在线发表于《新植物学家》杂志上。物种基因组大小的进化包括适应性和非适应性等多种机制,但不同机制在基因组大小进化过程中的重要性却存在争议。报春苣苔属是我国华南喀斯特地区物种多样性异常丰富的特有类群,又由于该属植物具有强烈的生境专化性,因而是一个研究基因组大小进化及环境适应的理想系统。     

基于SLAF-seq简化基因组技术的沙冬青SNP位点开发及遗传分析

选取分布在内蒙古、宁夏、甘肃10个地点的沙冬青个体,用SLAF-seq简化基因组技术进行测序。以大豆基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库,并通过高通量测序的方式获得海量序列,再通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。结果共获得374265个SLAF标签,其中多态性SLAF标签56295个。通过序列分析,共开发得到127278个SNP。对所有的SNP根据完整度>0.5,MAF>0.05过滤,共得到102025个高一致性的群体SNP。基于过滤后的SNP,运用数学统计学方法,对10份沙冬青个体完成系统进化树、群体结构、PCA分析,从基因组水平揭示不同个体之间的遗传分化关系。结果表明,通过群体结构分析发现这10个地点的沙冬青都来源于同一祖先,但由于地理位置的影响使得这10个地点的沙冬青在生长发育过程中发生了遗传分化。通过系统进化树发现分布在内蒙古的沙冬青具有较近的亲缘关系,甘肃和宁夏的沙冬青有较近的亲缘关系。     

植物叶绿体与线粒体基因组DNA特异性比较研究

研究不同植物间叶绿体和线粒体基因组DNA的差异,探讨其在法庭科学中的应用价值.根据叶绿体和线粒体基因组DNA核苷酸序列的特点,分别设计了一系列相应的引物,经PCR扩增后,电泳鉴别不同的植物.结果表明在设计的一系列引物中,叶绿体基因组DNA的PCR产物差异不大,鉴别效果不明显;而线粒体基因DNA的PCR产物差异大,鉴别效果明显.因此以线粒体DNA为模板进行PCR扩增,在不同植物间存在良好的差异性,适合于不同植物间的鉴别,在法庭科学中具有实际应用价值.     

半翅目昆虫线粒体基因组学研究进展

线粒体基因组广泛应用于昆虫系统发育、分子进化、种群遗传学及谱系地理学等众多研究领域.半翅目是昆虫纲外翅部中最大的一个目,具有重要的经济意义.目前,已对100种半翅目昆虫进行了线粒体基因组测序,其中81种在中国完成测序.本文综述了半翅目昆虫线粒体基因学研究的已有成果,比较分析了半翅目昆虫线粒体基因组的基本特征,包括基因组大小、基因含量、基因重排、碱基组成、密码子使用、蛋白质编码基因的进化模式、RNA基因及非编码区,并系统总结了线粒体基因组数据在半翅目昆虫系统进化研究中的应用现状.最后,针对线粒体基因组的获得、注释和应用过程中存在的问题进行了讨论,并提出了今后半翅目昆虫线粒体基因组学的研究重点.     

沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学研究进展

沙冬青属植物具有抗寒、抗旱、抗盐碱等特性,是研究植物逆境胁迫和筛选天然抗逆基因库的理想材料。非生物胁迫是限制沙冬青属植物生长发育及地理分布的重要因素,研究沙冬青属植物响应非生物胁迫的蛋白质组学为发掘其相关抗逆蛋白质及探索抗逆机理奠定基础。通过对近年来国内外利用蛋白质组学技术研究沙冬青属植物应答逆境胁迫的相关成果进行总结归纳,综述沙冬青属植物对低温、干旱、高盐等非生物胁迫响应的蛋白质组学最新研究进展,探讨在非生物胁迫下沙冬青属植物蛋白质水平的动态变化,揭示特定的蛋白质网络以及相关逆境应答机制,并对蛋白质组学技术应用前景进行展望,以期为沙冬青属植物抗逆分子机制更深入、全面的研究提供参考依据。     

PNAS:科学家破解植物多倍化进化之谜

<正>中国农科院蔬菜花卉研究所王晓武团队和美国科学院院士迈克·菲林领导的团队合作,对植物基因组多倍化进化过程中基因分化和多基因组分化机理进行了研究。相关成果日前在线发表于美国《国家科学院院刊》。植物在进化过程中通过基因组加倍(多倍化)的扩增方式,进行自我进化和适应自然环境。随着DNA测序技术的快速发展,越来越多的植物基因组被公布,这使得通过比较基因组学阐明植物多倍化进化机制成为可能。     

RAD-seq技术在基因组研究中的现状及展望

Restriction-site associated DNA sequencing(RAD-seq)技术是在二代测序基础上发展起来的一项基于全基因组酶切位点的简化基因组测序技术。该方法技术流程简单, 不受有无参考基因组的限制, 可大大简化基因组的复杂性, 减少实验费用, 通过一次测序就可以获得数以万计的多态性标记。目前, RAD-seq技术已成功应用于超高密度遗传图谱的构建、重要性状的精细定位、辅助基因组序列组装、群体基因组学以及系统发生学等基因组研究热点领域。文章主要介绍了RAD-seq的技术原理、技术发展及其在基因组研究中的广泛应用。鉴于RAD-seq方法的独特性, 该技术必将在复杂基因组研究领域具有广泛的应用前景。     

孑遗植物沙冬青的研究进展与展望

沙冬青源于第三纪,是亚洲中部荒漠地带唯一的常绿阔叶灌木,属于"阿拉善-鄂尔多斯生物多样性中心"的特有种.沙冬青在对历史环境演变的长期适应过程中,逐渐形成了独特的超旱生结构和抗逆机理,是特种基因片断的稀有载体,在研究古地理、古气候、植物系统发育和荒漠地区生物多样性变化中具有重要的中介意义,也是特种植物化学成分(生物碱和高活性植物抗冻蛋白)研究、提取和转接的珍贵材料.沙冬青四季常绿,抗旱抗寒,防风固沙能力强,是干旱沙区治沙造林和园林绿化中难得的树种.沙冬青种子可提取特种工业用油,枝、叶可入药,能祛风、活血、止痛,外用主治冻疮、慢性风湿性关节炎等.     

水稻表观基因组研究进展

水稻是世界上主要的粮食作物之一,也是功能基因组研究的模式植物。近年来水稻表观基因组研究取得了重大进展,表观基因组是指在特定的内在和外界环境条件下,细胞内全基因组染色质的修饰(如DNA甲基化、组蛋白修饰、核小体在基因组DNA上的排列等)状态。表观基因组在调控水稻生长发育、产量、品质、适应性以及抗性等基因表达重编程过程中起重要作用,在水稻生物学和遗传育种学研究中起着重要的作用。现试图描述水稻表观基因组的特征,总结近年来研究所取得的成就,讨论未来的发展方向。     

古DNA捕获新技术与中国南方早期人群遗传研究新格局

古DNA捕获技术目前已获得极大的发展,能够从骨骼和环境沉积物等多种材料中获取到目的DNA片段,而且对于保存环境较差的低纬度地区,同样能够获取有效的内源DNA片段,极大地丰富了古DNA研究的材料来源。本文围绕这一新技术开展总结和讨论,主要分为两个方面：1）总结并介绍该技术应用前景;2）应用这一技术打开了中国南方早期人群研究的新局面,梳理该新技术的应用对史前中国南方人群古基因组研究所获得的新认识,并对中国南方早期人群古基因组深入分析;另外,利用古DNA捕获技术成功获取云南3446~3180 BP的大阴洞遗址4例高质量线粒体基因组信息,并开展了人群遗传历史的研究。     

植物基因组研究进展(综述)

目前集中在模式植物拟南芥、水稻的基因组研究进展迅速,基因组测序和物理作图极大地便利了基于分子标记图的基因克隆,并增加了对植物基因组的组织、结构和进化的认识。