检索结果-南通市图书馆

作者：高莉湖北大学

学位级别：硕士

Ca是生物体普遍存在的一种第二信使,钙调素(Ca M)及类钙调素(CML)是关键的Ca传感器,在植物生长发育、胁迫响应等生理过程中发挥关键作用。目前,对植物Ca M/CML的研究大多集中于对单个家族成员的功能研究,有关其起源及进化的研究尚有欠缺... 详细信息

Ca是生物体普遍存在的一种第二信使,钙调素(Ca M)及类钙调素(CML)是关键的Ca传感器,在植物生长发育、胁迫响应等生理过程中发挥关键作用。目前,对植物Ca M/CML的研究大多集中于对单个家族成员的功能研究,有关其起源及进化的研究尚有欠缺;同时,Ca M/CML基因家族尚未在莲这一重要的真双子叶基部园艺植物中被鉴定,其结构及表达特征亦不清楚。随着高通量测序技术的飞速发展,越来越多的植物基因组被测序并完成了组装,“1KP”项目也提供了从藻类到被子植物各进化阶段多种植物的转录组数据。同时,中国古代莲的基因组测序、组装及注释工作亦已完成。因此,本研究基于基因组及转录组数据,利用多种生物信息学手段,对植物Ca M/CML基因家族进行鉴定并对其进化历程进行探究,同时全面研究了莲Ca M/CML基因在结构、功能及表达模式上的特征。主要研究内容及结果如下:1、通过BLASTP与HMMER相结合的方法,从1230种植物的注释蛋白质序列数据中鉴定出25227个Ca M/CML基因家族成员,其中包括2133个Ca M基因和23094个CML基因,广泛分布于从藻类到被子植物各个系统进化阶段的植物物种中。植物CML基因家族的扩张与全基因组加倍事件及基因组大小、基因数量相关。鉴定结果显示,Ca M起源于绿藻,CML起源于甲藻,即CML比Ca M更早出现。2、以鉴定到的植物Ca M/CML基因家族成员的蛋白质序列为基础,构建了Ca M/CML基因家族的最大似然树,根据分支将其分为7组,发现Ca M非常保守,且处于相同进化阶段植物的Ca M更倾向于聚在一起;但是CML则具有较高的多样性,且藻类CML位于进化树分支基部。同时,选取高表达量及低表达量的植物Ca M/CML基因构建进化树,发现高表达量基因聚集于进化树基部且更为保守,而低表达量基因具有更高的特异性及多样性。3、通过保守结构域EF-hand序列特征分析,发现Ca M的第1个、第3个及第4个EF-hand皆含有D-x-D-x-D Motif与E-x-E Motif,而CML仅第5个及第6个EF-hand含有D-x-D-x-D Motif。就保守结构域的序列特征而言,Ca M比CML更为保守,且随着植物的不断进化,CML所含EF-hand结构域的序列更加多样化。4、基于中国古代莲参考基因组数据,鉴定出34个莲Ca M/CML基因家族(Nn Ca M/Nn CML)成员。系统发育分析显示,它们可分为九个类群。基因结构及保守序列分析证明了Nn Ca M/Nn CML基因家族的保守性和分化性。顺式作用元件分析表明,它们可能与植物生长发育、非生物胁迫和植物激素有关。此外,表达分析表明不同Nn Ca M/Nn CML家族成员在不同组织中差异表达。同时,利用q RT-PCR技术分析15个Nn Ca M/Nn CML家族成员在高浓度Ca Cl及EDTA处理下的表达模式,结果显示14个Nn Ca M/Nn CML家族成员参与了响应。5、对公共数据库里中国古代莲不同组织的转录组数据进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),得到了Nn Ca M/Nn CML的共表达网络,并将其划分为11个模块。每个模块中基因的GO富集分析表明,Nn Ca M/Nn CML可能参与了广泛的生物学过程,如DNA及RNA的合成和加工,以及蛋白质的翻译后修饰等。同时模块-性状关联性分析结果显示每个模块都与叶柄和莲子的发育等表型特异相关,这些结果表明Nn Ca M/Nn CML在莲不同组织及生理过程中的广泛调控作用。综上所述,本研究利用生物信息学、系统发育学及分子生物学等手段,研究了植物Ca M/CML基因家族成员的起源、进化历程以及莲Ca M/CML在不同组织及钙处理下的表达模式,加深了对Ca M/CML基因家族在绿色植物中的进化历程与系统发育之间关系的认识,为探究物种进化过程中Ca M/CML基因家族所发生的功能分化提供理论基础,同时加深了对莲Ca M/CML功能的理解,并为进一步研究莲Ca M/CML的功能奠定了基础。

关键词：钙调素类钙调素基因家族进化表达分析莲

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土壤重要动物白符虫兆(Folsomia candida)基因组的重新组装与注释

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南京农业大学学报 2020年第6期43卷 1042-1048页

作者：靳建锋张峰南京农业大学植物保护学院江苏南京210095

[目的]本文利用公开可用的PacBio测序数据进行白符虫兆(Folsomia candida)基因组的重新组装和注释,以提升该物种基因组组装的连续性和注释基因的完整性。[方法]使用Flye和Falcon进行组装,使用quickmerge合并组装结果。基因注释由MAKER完... 详细信息

[目的]本文利用公开可用的PacBio测序数据进行白符虫兆(Folsomia candida)基因组的重新组装和注释,以提升该物种基因组组装的连续性和注释基因的完整性。[方法]使用Flye和Falcon进行组装,使用quickmerge合并组装结果。基因注释由MAKER完成,整合了从头(de novo)预测、转录本和蛋白质同源证据。其中转录组基于StringTie组装结果。[结果]新组装的基因组大小为221.09 Mb,共113条序列(scaffolds),其中最长scaffold为30.07 Mb,N50长度为13.5 Mb。新组装的基因组组装结果基于通用单拷贝直系同源基因(BUSCO)的完整性评估为96.5%。MAKER注释流程预测了20080个蛋白质编码基因,其中80.56%和96%的基因获得转录组和UniProt蛋白质数据支持,蛋白质编码基因BUSCO完整性评估为92.4%。此外,结构注释鉴定了253665条(22.3%)重复序列和661个非编码RNA。基因家族进化分析鉴定了8876个基因家族,其中48个家族发生了快速进化(扩张或收缩)事件。[结论]白符虫兆基因组的重新组装与注释的版本与原版本相比有显著提高,scaffold N50由6.5 Mb提高到13.5 Mb,蛋白质编码基因的完整性由84%提高到92.4%。基因家族进化分析为六足动物的进化及土壤生态毒理学提供重要的基础资料和新视角。

关键词：白符虫兆 PacBio 基因组组装基因注释基因家族进化

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南极eelpout(Lycodichthys dearborni)多聚体Ⅲ型抗冻蛋白基因的克隆及进化分析

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Acta Genetica Sinica 2005年第8期32卷 789-794页

作者：於静 Chi Hing C.Cheng Arthur L.DeVries 陈良标中国科学院遗传与发育生物学研究所 Department of Animal Biology University of IllinoisUrbana IL 61801USA

冰冻海洋中生存的南极eelpout(Lycodichthysdearborni)体内能合成高浓度的Ⅲ型抗冻蛋白(AFPⅢ)。为了寻找新的AFPⅢ基因,构建了L.dearborni肝脏cDNA文库。通过斑点杂交筛选此文库,发现一个2.87kb 的cDNA克隆,LD12。序列分析采用DNAssist... 详细信息

冰冻海洋中生存的南极eelpout(Lycodichthysdearborni)体内能合成高浓度的Ⅲ型抗冻蛋白(AFPⅢ)。为了寻找新的AFPⅢ基因,构建了L.dearborni肝脏cDNA文库。通过斑点杂交筛选此文库,发现一个2.87kb 的cDNA克隆,LD12。序列分析采用DNAssist2.0和ClustalX1.8软件。结果显示,LD12分子由12个串联重复的片段构成,每一个片段编码一个61个氨基酸(aa)的Ⅲ型抗冻蛋白分子和一个9aa的连接子。这是第一次在合成AFPⅢ的极地鱼类中发现这样的多聚蛋白结构基因。有趣的是,组成、结构和起源都不相同的抗冻糖蛋白AF GP,其基因也呈现类似的多聚蛋白结构的现象。因此,这种独特的多聚基因结构可能是鱼类基因组在适应极端寒冷的环境中采取的一种普遍方式。

关键词：南极eel pout Ⅲ型抗冻蛋白串联重复多聚体蛋白基因基因家族进化

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基于生物信息学的冷休克结构域蛋白家族进化研究

基于生物信息学的冷休克结构域蛋白家族进化研究

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作者：张玮玮辽宁师范大学

学位级别：硕士

本文基于公共数据库数据，以冷休克结构域（cold shock domain）蛋白超家族为例，利用生物信息学的理论和方法，对冷休克结构域蛋白超家族的分子进化进行深入研究，目的是揭示冷休克结构域蛋白超家族基因起源和进化的分子机制以及基因... 详细信息

本文基于公共数据库数据，以冷休克结构域（cold shock domain）蛋白超家族为例，利用生物信息学的理论和方法，对冷休克结构域蛋白超家族的分子进化进行深入研究，目的是揭示冷休克结构域蛋白超家族基因起源和进化的分子机制以及基因非编码区调控作用，并为深入研究其他基因家族以及超家族进化机制提供新的思路和方法。本文的主要研究结果如下：（1）运用NJ法和ML法对84条冷休克结构域蛋白的氨基酸序列进行系统发育进化树构建，发现该系统发育树由3个大簇（CladeⅠ、CladeⅡ和CladeⅢ）构成，其中CladeⅠ是包含物种种类最多的一簇，从鱼类黑青斑河豚到哺乳动物人类，从基因结构看这一簇成员基本都包含长度为64、34、90的外显子，并且内含子的插入相位也大致相同，这个位置正是编码冷休克结构域的氨基酸位置，说明冷休克结构域在这些成员当中是很保守的;CladeⅡ多是无脊椎动物一簇，从低等的克氏锥虫到蜜蜂、果蝇，该簇在基因结构上表现为外显子数目少，且碱基数较多，同时在线虫中还发现4种旁系同源产物Cey1、Cey2、Cey3和Cey4蛋白;CladeⅢ是植物一簇聚集到一起，从系统发育树中看CladeⅢ和CladeⅡ聚集在一个树枝上，该簇含有的外显子数目也是很少的，且内含子数量少甚至不含有内含子。（2）通过对氨基酸序列motif进行分析，发现高等动物比低等动物含有更多数量的motif，而在植物中含有的motif数量更少，但植物中单个motif种类的重复则较多。（3）对冷休克结构域蛋白基因的mRNA的3′、5′UTR区域进行研究，结果表明在3′UTR区域的功能元件比5′UTR区域的多。采用同源序列比对发现在UTR区域的序列保守性相对较差，碱基间也发生了较大的突变。（4）对各个冷休克结构域蛋白基因中的内含子做重复序列分析，发现在由无脊椎动物到脊椎动物进化的过程中，内含子重复序列元件在增多，但重复序列元件增加的数量各有不同，说明内含子在插入外显子中的位点也相应的增多。此外，亲缘关系相近的物种，其重复序列元件在基因结构上又具有一定的相似性。更进一步的研究发现重复序列元件的种类与内含子总长度和GC含量密切相关。通过对上述研究结果的综合分析，初步模拟出了冷休克结构域蛋白家族的进化模型，即在物种形成冷休克结构域蛋白的初期是由基因复制产生直系同源蛋白，随着物种的进化由于选择性剪接进而产生旁系同源蛋白，从而使得该蛋白家族成为一个多功能蛋白家族。本文的研究结果也为更深入地研究基因家族以及超家族进化机制提供了新的方法和启示。

关键词：生物信息学冷休克结构域基因家族进化基因结构重复元件

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