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与棉纤维发育相关的EST生物信息学分析

与棉纤维发育相关的EST生物信息学分析

作者：王长彪南京农业大学

学位级别：硕士

棉花作为纤维的重要来源,是一种重要的经济作物,在世界经济中发挥着重要的作用.随着测序技术和生物信息学的快速发展,GenBank等重要分子生物数据库中登陆的序列呈指数增长,截至2007年4月,NCBI、EMBL和DDBJ3大数据库收录的核酸序列已经达... 详细信息

棉花作为纤维的重要来源,是一种重要的经济作物,在世界经济中发挥着重要的作用.随着测序技术和生物信息学的快速发展,GenBank等重要分子生物数据库中登陆的序列呈指数增长,截至2007年4月,NCBI、EMBL和DDBJ3大数据库收录的核酸序列已经达到67,218,344条,共计71,292,211,453碱基对,其中棉花EST有281,233条,利用生物信息学手段对棉纤维发育相关的EST进行大规模分析显得日益重要.本实验利用138,086条与棉纤维发育相关的ESTs进行生物信息学研究,开发新标记和功能分析,为加密遗传图谱、基因定位、发掘新基因、比较基因组、基因网络分析和分子进化奠定坚实的基础. 为了在棉花中开发EST-SSR功能性标记,利用生物信息学方法对NCBI网上公开的63485条雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii Ulbrich)ESTs序列进行EST-SSRs特征分析.剔除冗余序列,得到非冗余序列58906条.在非冗余序列中发现含不同重复基元SSRs的EST序列有2620条,共2818个EST-SSRs,EST-SSRs序列的频率是4.45%,平均相隔14.8kb出现一个SSR.在1-6bp的重复基元中,三核苷酸重复基元的SSRs出现频率最高(38.31%),其次是二核苷酸(24.09%)、单核苷酸(23.35%).统计所有的重复基元类型,所占比例最大的是A/T(18.67%),其次是AT/TA(14.83%).在复合型(Compound)中发现三核苷酸串联三核苷酸的重复基元出现频率最高,为48.65%.利用Prime 3软件,设计了1554对EST-SSRs引物,应用这些引物对我室四倍体作图亲本陆地棉TM-1和海岛棉海7124进行多态性检测,其中744对有多态性,多态性频率为47.9%.这些EST-SSRs已有效用于不同棉种间的分布特征比较及染色体定位等方面研究. 对来自A组、D组和AD组的12个棉纤维发育时期混合cDNA文库的138,086条ESTs序列进行不同棉种间EST序列同源性比较,其中A组(***,7-10dpa)39,117条、D组(***,-3 to 3dpa)32,316条和AD组(***,10个文库,覆盖-3-25dpa)66,653条,通过同一种内EST序列拼接分析,分别得到A、D和AD三个棉种的Unigenes16,100条、11,912条和14,307条,共42,319unigenes.经过对不同基因组间的Unigenes序列相似性分析,得到七个集合(D∩(?)∩(?)、AD∩(?)∩(?)、A∩D∩AD、A∩D∩(?)、A∩AD∩(?)、A∩(?)∩(?)和D∩AD∩(?))的相似序列,分别对A组和D组间共有而在AD组间没有相似性(A∩D∩(?))的序列937条,A组和AD组间有而在D组间没有的(A∩AD∩(?))2,717条,D组和AD组间有而在A组间没有的(D∩AD∩(?))2188条,三个组间相似性高的序列(A∩D∩AD)共有2441条。D组独有(D∩(?)∩(?))的6346,A组独有(A∩(?)∩(?))的7996和AD组独有的(AD∩(?)∩(?))4467条Unigenes进行了功能注释和代谢分析.结果表明: (1) A组、D组和AD组间不同关系(D∩(?)∩(?)、AD∩(?)∩(?)、A∩D∩AD、A∩D∩(?)、A∩AD∩(?)、A∩(?)∩(?)和D∩AD∩(?)七个集合)的相似性序列进行功能分类分成生物进程(Biologicat Process)、细胞组分(Cellular Component)和分子功能(Molecular Function)3个类型.在同一功能类型不同集合中所占比例最大的前两种功能基本相同,生物进程中所占比例最大的是cellulaur process,其次是metabolicprocess;细胞组分中所占比例最大的是cell/cell part,其次是organelle;分子功能中所占比例最大的两个是catalytic activity和binding,即在棉纤维发育进程中,具有催化活性的基因在不同棉种中均发挥着重要作用. (2)对A、D、AD基因组七个集合27,092条相似性序列进行功能和代谢分析.功能分析表明,13,845条功能已知,13,247条未知功能.利用KEGG数据库进一步对已知功能的13,845条序列进行代谢分析,2,543条Unigenes有代谢途径,其中能量和碳水化合物代谢最多(1607,63.19%),其次是氨基酸代谢(718,28.23%).在已知功能的13,845条序列中与棉纤维发育相关的重要基因如膨胀素、纤维素舍酶、蔗糖合酶、UDP、磷酸烯醇丙酮酸羧化酶、蔗糖转运

关键词：生物信息 EST 功能分析相似性代谢 Unigene

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棉花主要逆境及研究方法

生物技术通报 2012年第5期28卷 9-14页

作者：杜磊王长彪运城学院运城044000 南京农业大学南京210095 山西省农业科学院生物技术研究中心太原030031

随着耕地面积日益减少,作为开发盐碱地的先锋作物——棉花对其的抗逆研究显得尤为重要和紧迫。简述棉花的几个主要的非生物胁迫,分析逆境条件下棉花自身防御策略及人们在农业生产中有效的应对策略,以期对棉花育种和生产发挥一定指导作用。

关键词：棉花非生物胁迫逆境应对策略

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植物抗逆诱变育种技术研究进展

生物技术通报 2012年第7期28卷 55-59页

作者：杜磊王长彪运城学院运城044000 南京农业大学南京210095 山西省农业科学院生物技术研究中心太原030031

随着分子生物学技术的飞速发展,通过基因工程方法可以更快更好地获得农作物抗逆新品种,其首要任务是通过分离相应的表型改变的突变体来鉴定、克隆在胁迫条件下表达模式发生改变的基因。主要介绍几种常用的及最新的突变体诱变和筛选技术... 详细信息

随着分子生物学技术的飞速发展,通过基因工程方法可以更快更好地获得农作物抗逆新品种,其首要任务是通过分离相应的表型改变的突变体来鉴定、克隆在胁迫条件下表达模式发生改变的基因。主要介绍几种常用的及最新的突变体诱变和筛选技术,并分析每种技术的优缺点。

关键词：抗逆诱变育种突变体诱变突变体筛选

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雷蒙德氏棉EST-SSRs分布特征及开发与利用

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科学通报 2006年第3期51卷 316-320页

作者：王长彪郭旺珍蔡彩平张天真南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室南京210095

微卫星或简单重复序列(simplesequencerepeats,SSR)存在于表达序列标签(expressedsequencetags,ESTs)中.为了在棉花中开发EST-SSR功能性标记,利用生物信息学方法对NCBI网上公开的63485条雷蒙德氏棉(GossypiumraimondiiUlbrich)ESTs序列进行EST-SSRs特征分析.剔除冗余序列,得到非冗余序列58906条.在非冗余序列中发现含不同重复基元SSRs的EST序列有2620条,共2818个EST-SSRs,EST-SSRs序列的频率是4.45%,平均相隔14.8kb出现一个SSR.在1~6bp的重复基元中,三核苷酸重复基元的SSRs出现频率最高(38.31%),其次是二核苷酸(24.09%)、单核苷酸(23.35%).对所有的重复基元类型进行统计分析发现,所占比例最大的是A/T(18.67%),其次是AT/TA(14.83%).在复合型(compound)中发现三核苷酸串联三核苷酸的重复基元出现频率最高,为48.65%.利用Prime3软件,设计了1554对EST-SSRs引物,随机选用300对对本室四倍体作图亲本陆地棉TM-1和海岛棉海7124进行多态性检测,其中129对有多态性,多态性频率为43%.这些EST-SSRs将有效用于不同棉种间的分布特征比较及染色体定位等方面研究.

关键词：雷蒙德氏棉 EST-SSRs 分布分子标记多态性

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采用正交设计法优化梨SSR-PCR体系

生物技术通报 2013年第5期29卷 111-115页

作者：毕红园王长彪段永红郭黄萍孙毅山西大学生物工程学院太原030006 山西省农业科学院生物技术研究中心太原030031 山西农业大学农学院太谷030801 山西农科院果树研究所太谷030815 农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室太原030031

为了建立适宜梨树SSR-PCR的反应体系和扩增程序,采用正交设计L16(45)对影响梨树SSR-PCR反应体系的5个因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化,PCR结果用DPS数据处理软件分析,筛选出各反应因素的最佳水平,建立了适... 详细信息

为了建立适宜梨树SSR-PCR的反应体系和扩增程序,采用正交设计L16(45)对影响梨树SSR-PCR反应体系的5个因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化,PCR结果用DPS数据处理软件分析,筛选出各反应因素的最佳水平,建立了适用于梨树的SSR反应体系。在10μL的反应体系中,模板DNA的用量为50.0 ng,TaqDNA聚合酶的用量为1.4 U,Mg2+的浓度为2.0 mmol/L,dNTPs浓度为0.1 mmol/L,引物的浓度为0.5μmol/L。扩增程序为:94℃预变性3 min;94℃变性1 min,57℃(依引物不同而改变)退火45 s,72℃1 min,35个循环;72℃延伸10 min。4℃保存。选用24个梨品种对该体系进行稳定性验证,结果证明该体系可用于梨树SSR标记的研究。

关键词：梨 SSR 正交设计 PCR

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