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植原体核心基因组鉴定和小麦蓝矮植原体Imp功能鉴定

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植原体核心基因组鉴定和小麦蓝矮植原体Imp功能鉴定

作者：王强西北农林科技大学

学位级别：硕士

在中国西北干旱半干旱地区,小麦蓝矮植原体病害是制约小麦产量的一类重要病害。目前发现小麦蓝矮植原体在田间是由条沙叶蝉进行传播。该病周期性的在西北地区发生,造成小麦严重减产。目前由于植原体无法在人工合成培养基上进行培养,因... 详细信息

在中国西北干旱半干旱地区,小麦蓝矮植原体病害是制约小麦产量的一类重要病害。目前发现小麦蓝矮植原体在田间是由条沙叶蝉进行传播。该病周期性的在西北地区发生,造成小麦严重减产。目前由于植原体无法在人工合成培养基上进行培养,因此植原体的研究受到很大的制约。当前,人们已经利用高通量测序技术获得很多植原体基因组序列。基于功能基因组学,人们对病原效应蛋白或者其它致病因子有了更进一步的探究。本实验对当前测序植原体基因组进行比较基因组学分析,鉴定一个保守的植原体核心基因组,并且找出植原体不同组之间潜在致病效应蛋白的差异。同时,初步揭示了小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白Imp的功能特点。本研究为将来植原体基因组的组装,植原体功能基因组的深入探索提供了新的借鉴。利用BioLinux平台对10个分布于5个不同组的植原体基因组进行比较基因组学的分析,结果发现这10个基因组共同含有170个保守的核心基因。有趣的是,核心基因组中并未包含保守的潜在分泌性蛋白(潜在效应因子)。这说明植原体的效应蛋白不同组之间是多样化的,其组间致病机理也可能具有差异性。在核心基因组中,占据最大比例的是一些参与基本功能的基因,像是参与转录,翻译,生物合成类的基因。另外,我们利用一种严谨的策略来挖掘组间特异性基因。结果发现大部分的组间特异性基因为推测行未知功能的蛋白,但是潜在性的分泌蛋白占据了一部分比例,这也充分说明植原体组与组之间的致病性不一致。Amp和Imp蛋白分别在16Sr XII组和16Sr III组有很大的潜在可能成为组间特异性基因,充分说明该蛋白进化较快。先前有实验证明Amp和Imp处于正向选择,并且处于正向选择中的基因很可能具有重要的功能,像是免疫,防御等功能。基于上述的实验结果,我们对小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白进行功能性的分析。基于其基因组,小麦蓝矮植原体只含有一种免疫膜蛋白,最大似然法系统进化树显示小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白聚类到Imp分支,并且从进化树上可以看出,目前发现的植原体中仅仅在16Sr XII和16Sr I中发现Amp,而这两组的一些植原体则含有Imp蛋白。少数植原体中可以同时含有这两种膜蛋白。其中在基因组上Amp相对Imp的位置是相对固定的。其中我们对小麦蓝矮植原体Imp进行了多克隆抗体的制备,对后续小麦蓝矮植原体的特异性检测奠定基础。另外,多种方法验证了小麦蓝矮植原体Imp可以与条沙叶蝉的肌动蛋白体外互作。本实验结果可以为植原体特异性传播机理的研究奠定基础。

关键词：小麦蓝矮植原体核心基因组分泌蛋白免疫膜蛋白条沙叶蝉

基于核心基因组低成本组装解析生物多品系间的遗传多态性

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基于核心基因组低成本组装解析生物多品系间的遗传多态性

2018全国植物生物学大会

作者：齐美芳李子娟刘春梅胡文艳叶露幻谢忆林庄意丽赵飞滕婉郑琪徐麟郎曌博童依平张一婧中国科学院上海生命研究院植物生理生态研究所中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院上海植物逆境生物学研究中心

植物普遍具有高度的遗传多样性,为分子育种提供了丰富的遗传资源。对一些重要农艺性状的研究需要比较不同群体或者栽培种和野生种之间的遗传多态性。但是,很多农作物的基因组非常大,达到Gb的尺度,比如小麦、大麦、棉花、花生等。使用全... 详细信息

植物普遍具有高度的遗传多样性,为分子育种提供了丰富的遗传资源。对一些重要农艺性状的研究需要比较不同群体或者栽培种和野生种之间的遗传多态性。但是,很多农作物的基因组非常大,达到Gb的尺度,比如小麦、大麦、棉花、花生等。使用全基因组测序与重测序来研究遗传多态性的成本非常高,目前已有的其他的替代方案如外显子组捕获测序、基于限制性酶的简化基因组测序、转录组测序等,对于类似小麦这种大基因组或者遗传多态性非常高的物种,有一定的局限性。我们通过捕获富集在基因附近的组蛋白修饰,开发了一种不依赖参考基因组序列获取核心基因组(主要包括启动子和基因序列)的测序方案,CGT-seq。在小麦中的测试表明,CGT-seq可以覆盖95%的基因区和89%的启动子区域。应用CGT-seq比较籼稻与粳稻的核心基因组序列,可以找到几百个新基因和调控序列,而且,由于表观修饰相对稳定,在不同的生态型中CGT-seq捕获能够捕获相同的位置,方便揭示等位变异。综上,针对以小麦为代表的经济作物基因组偏大,遗传多态性高的特点,我们设计了利用基因附近的表观修饰位点富集包含基因区和启动子区的核心基因组序列信息,开发相关实验和数据分析流程,降低对于不同品种小麦核心基因组拼接的成本,从而推动小麦等大基因组作物的分子遗传育种与群体遗传学研究。

关键词： CGT-seq 从头拼接核心基因组小麦大基因组

来源： cnki会议评论

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泛基因组:高质量参考基因组的新标准

遗传 2021年第11期43卷 1023-1037页

作者：边培培张禹姜雨西北农林科技大学动物科技学院杨凌712100

随着三代测序组装的高质量参考基因组的陆续发布,以及大规模重测序和群体遗传学分析的广泛进行,研究人员发现来自单一个体的参考基因组远不能涵盖整个物种的所有遗传序列,大量缺失序列导致群体遗传变异图谱不完整,而构建来自多个个体的... 详细信息

随着三代测序组装的高质量参考基因组的陆续发布,以及大规模重测序和群体遗传学分析的广泛进行,研究人员发现来自单一个体的参考基因组远不能涵盖整个物种的所有遗传序列,大量缺失序列导致群体遗传变异图谱不完整,而构建来自多个个体的泛基因组能很好地解决这一缺陷,其研究内容包括负责基本生物学功能及该物种主要表型特征的核心基因组以及与物种的遗传多样性和个体独特性相关的可变基因组。根据核心和可变基因组所占比例的不同,泛基因组存在开放型和闭合型两种类型。本文主要综述了细菌、真菌和动植物的泛基因组学研究进展,讨论了其在各生物类群中的特征,其中哺乳动物泛基因组是相对闭合的,而目前已知的微生物、被子植物和部分低等动物的泛基因组倾向于开放,通过泛基因组的构建可以完善现有参考基因组并获取整个物种的完整变异信息,将有助于深入研究遗传多样性和表型变异产生的分子机制。

关键词：泛基因组存在/缺失变异核心基因组可变基因组

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34株假单胞菌的泛基因组分析

应用与环境生物学报 2021年第4期27卷 1031-1038页

作者：方源谢柏盛黄婷郑鑫许子牧汪家权合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009 北京大学工学院北京100871

假单胞菌属在各种环境广泛分布且具有重要的生态应用价值,然而当前研究对其环境适应性遗传基础的解析尚不充分.选择33株有效发表且具有全基因组序列以及一株新分离的假单胞菌的全基因组进行泛基因组学分析.结果表明,选择的假单胞菌属菌... 详细信息

假单胞菌属在各种环境广泛分布且具有重要的生态应用价值,然而当前研究对其环境适应性遗传基础的解析尚不充分.选择33株有效发表且具有全基因组序列以及一株新分离的假单胞菌的全基因组进行泛基因组学分析.结果表明,选择的假单胞菌属菌株泛基因组含有173271条蛋白序列,共有30847个同源基因家族,包括1505个核心基因,基因组呈开放型.通过分析不同基因组的基因组演化特征,发现通过基因水平转移获得的基因占整个基因组的比例为32%-48%,其平均基因岛数量为53个.发现假单胞菌属泛基因组的开发性与其频繁的基因水平转移事件和快速的基因进化有关.进一步分析表明,不同基因组中的功能基因家族按照菌株的环境分布进行聚类,表明对特殊环境的适应决定了假单胞菌的遗传特征.本研究初步揭示了假单胞菌属细菌遗传特征的共性与特性,结果可为解析假单胞菌属环境适应性的遗传基础与功能多样性的演化发生机制提供研究线索.

关键词：假单胞菌属泛基因组核心基因组环境适应

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细菌泛基因组学的研究

上海交通大学学报（医学版） 2012年第11期32卷 1440-1443页

作者：庄绪冉朱泳璋上海交通大学基础医学院病原生物学教研室上海200025

细菌是自然界中最古老的生物种群之一,不同菌种之间甚至是同一种菌的不同株系之间也具有丰富的遗传多样性,在表型特征上具有明显分化,这些分化的遗传基础主要源自菌株之间的基因组遗传信息的差异。为了更全面地在基因组水平上揭示细菌... 详细信息

细菌是自然界中最古老的生物种群之一,不同菌种之间甚至是同一种菌的不同株系之间也具有丰富的遗传多样性,在表型特征上具有明显分化,这些分化的遗传基础主要源自菌株之间的基因组遗传信息的差异。为了更全面地在基因组水平上揭示细菌种内个体间的遗传多样性,进一步探寻个体间的系统发生关系和个体间表型差异的遗传基础,科学家提出了细菌泛基因组学的概念,该文对细菌菌种遗传多样性的形成机制、泛基因组的研究策略及其在细菌研究中的应用和进展等作一综述。

关键词：泛基因组多菌株测序遗传多样性核心基因组附属基因组

白酒窖泥Lactococcus garvieae的比较基因组分析

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食品与发酵工业 2024年

作者：赵倬儒陈晓松陈聪邹伟四川轻化工大学生物工程学院四川轻化工大学浓香型白酒资源微生物开发与大数据应用研究室

格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)是一种广泛存在于白酒酿造生态系统的功能微生物，在发酵过程中不仅能产生的多种风味物质，还能在维持酿造体系的生态平衡中起关键作用。本研究对4株窖泥环境L. garvieae进行功能基因注释，并结合其他... 详细信息

格氏乳球菌(Lactococcus garvieae)是一种广泛存在于白酒酿造生态系统的功能微生物，在发酵过程中不仅能产生的多种风味物质，还能在维持酿造体系的生态平衡中起关键作用。本研究对4株窖泥环境L. garvieae进行功能基因注释，并结合其他生态位L. garvieae进行泛基因组分析，探究其系统发育中的群体特征及白酒环境下的个体特异性。结果表明L. garvieae的泛基因组表现出开放的状态，核心基因组主要涉及菌体的基础代谢功能。核心基因组KEGG注释表明L. garvieae基因组均能够产生促进微生物生长的纤维素酶、糖化酶、酯酶，同时产生乳酸、乙酸、乙醇等前体物质，通过酯酶催化生成乳酸乙酯和乙酸乙酯。毒力因子分析评估窖泥环境的4株L. garvieae在自身基因水平上具有安全性，但也有可能会受到外界调控。L. garvieae中存在大量的水平基因转移。本研究相关结果揭示了L. garvieae遗传多样性和进化特征，为其在白酒行业中的应用提供了一定理论依据。

关键词：格氏乳球菌泛基因组分析乳酸菌核心基因组白酒

弯曲广布乳杆菌HFS9基因组分析及益生特性

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微生物学通报 2023年第3期50卷 1023-1039页

作者：林晓颖张素平徐明超乔蕾张舒惟杨晶孙晖张桂刘丽云徐建国南京医科大学公共卫生学院江苏南京211166 中国疾病预防控制中心传染病预防控制所传染病预防控制国家重点实验室北京102206 中国医学科学院未知细菌发现和功能研究创新单元北京102206

【背景】近年来,弯曲广布乳杆菌的健康益处受到广泛关注;基因组分析结合表型实验的方法为益生菌开发提供了新思路。【目的】探索分离自健康人粪便的弯曲广布乳杆菌HFS9基因组特征及益生潜力。【方法】通过泛基因组分析对弯曲广布乳杆菌... 详细信息

【背景】近年来,弯曲广布乳杆菌的健康益处受到广泛关注;基因组分析结合表型实验的方法为益生菌开发提供了新思路。【目的】探索分离自健康人粪便的弯曲广布乳杆菌HFS9基因组特征及益生潜力。【方法】通过泛基因组分析对弯曲广布乳杆菌基因组特征进行描述,基于功能数据库注释并分析HFS9益生相关基因;通过耐酸耐胆盐实验、自聚集、疏水性和细胞黏附实验、抗生素敏感性试验、自由基清除实验及抑菌试验等对HFS9的体外益生特性进行评估;构建小鼠结肠炎模型初步评估HFS9的体内抗炎作用。【结果】弯曲广布乳杆菌具有开放的泛基因组和保守的核心基因组。HFS9基因组大小为1.97 Mb,GC含量为41.86%,蛋白质编码区数目为2050个;含乳杆菌噬菌体PLE3编码基因及与细胞黏附、酸耐受、胆盐耐受和抗氧化等相关的益生基因。HFS9在酸和胆盐环境中的存活率分别为62.42%和92.92%;自聚集能力和疏水性分别为63.33%和75.00%,对人结肠癌细胞(HT-29细胞)的黏附率为12.97%;对选用的大多数抗生素敏感;对6种常见人体致病菌均具有抑制作用;具有清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼[1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl,DPPH]自由基和羟自由基的能力。此外,HFS9可缓解实验性小鼠结肠炎症状,改善结肠缩短和组织病理学变化。【结论】弯曲广布乳杆菌HFS9含有益生相关基因且具有体内外益生特性,可作为益生菌候选菌株进一步开发利用。

关键词：弯曲广布乳杆菌泛基因组核心基因组益生基因益生菌

副干酪乳杆菌的基因多样性及其抗生素耐受性分析

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食品与发酵工业 2019年第14期45卷 1-8页

作者：李晓姝殷瑞敏毛丙永崔树茂赵建新江南大学食品学院

探究不同因素对副干酪乳杆菌系统进化的影响,并对其抗生素耐受性的基因型和表型进行关联分析。以分离自不同地区人或动物粪便样品及泡菜样品的33株副干酪乳杆菌为研究对象,利用比较基因组学对其基因组进行特征分析,同时测定12种抗生素... 详细信息

探究不同因素对副干酪乳杆菌系统进化的影响,并对其抗生素耐受性的基因型和表型进行关联分析。以分离自不同地区人或动物粪便样品及泡菜样品的33株副干酪乳杆菌为研究对象,利用比较基因组学对其基因组进行特征分析,同时测定12种抗生素对菌株的最低抑制浓度(minimum inhabitory conceutration,MIC)。部分菌株在进化树上以分离地区为主因素聚集;部分粪便源菌株对克林霉素、阿莫西林、环丙沙星、红霉素和四环素均存在抗性,而泡菜源菌株普遍对抗生素较为敏感;抗生素抗性基因与表型有一定的匹配性,个别菌株的高抗性是抗性基因ErmB与tetM调控所导致。因此,分析副干酪乳杆菌的基因多样性和表型,可为其在发酵食品中的应用提供理论指导。

关键词：副干酪乳杆菌泛基因组核心基因组系统进化抗生素耐受

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竹学研究中的泛基因组

农业科学 2016年第6期6卷 187-193页

作者：张韫徐振国杨丽芳朱志勇陈晓东冉洪张莹郭起荣国际竹藤中心国家林业局竹藤科学与技术重点开放实验室北京广西林业科学研究院广西南宁重庆市林业科学研究院重庆广东林业科学研究院广东广州

最早在细菌中,由美国科学家Herve Tettel等,于2005年提出了泛基因组(Pan-genome)概念。泛基因组展示由核心基因组、特有基因组、非必须基因组3部分组成。本文在反溯泛基因组概念的提出、发展、衍变过程的基础上,重点关注了其在生物领域... 详细信息

最早在细菌中,由美国科学家Herve Tettel等,于2005年提出了泛基因组(Pan-genome)概念。泛基因组展示由核心基因组、特有基因组、非必须基因组3部分组成。本文在反溯泛基因组概念的提出、发展、衍变过程的基础上,重点关注了其在生物领域的主要研究历程,特别是在系统演化、生物多样性、基因挖掘、适应性与抗逆性等方面的主要研究成果。由于竹类是多年生一次开花的独特植物,故依据传统的以花、果等器官进行植物分类存在很大的局限性。根据我们在研究竹类植物的表型、生理、生态等方面的多样性遇到的问题,提出竹类植物需要强化泛基因组研究,以破解更多竹学难题。

关键词：泛基因组核心基因组特有基因组非必需基因组竹学