本文關(guān)鍵詞：睪丸酮叢毛單胞菌和溶桿菌的比較基因組學(xué)研究及玉米BIBAC克隆的參考序列定位，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：比較基因組學(xué)是一種對完整或局部基因組的DNA序列、基因、基因的排列、調(diào)控序列以及其它基因組結(jié)構(gòu)特征比較分析的生物學(xué)研究方法和領(lǐng)域。現(xiàn)在,比較基因組學(xué)已經(jīng)成為研究生物的系統(tǒng)進(jìn)化與變異、基因功能預(yù)測、甚至基因組序列拼裝等領(lǐng)域的強(qiáng)大工具,同時(shí)也廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。本論文對睪丸酮叢毛單胞菌及溶桿菌的基因組進(jìn)行了比較研究,同時(shí)對玉米BIBAC(Binary Bacterial Artificial Chromosome)克隆在其參考序列上定位的方法進(jìn)行了探索。睪丸酮叢毛單胞菌是一種常發(fā)現(xiàn)于污染環(huán)境樣本的環(huán)境微生物。該菌種可以分解利用類固醇和多種芳香族化合物卻基本不能利用糖類。此外,該菌種還顯示出對多種重金屬和藥物的抗性。然而,目前幾乎沒有針對睪丸酮叢毛單胞菌的比較基因組學(xué)研究。為了解睪丸酮叢毛單胞菌不同菌株基因組間的異同以及該物種主要生理性狀的遺傳基礎(chǔ),我們對該細(xì)菌十個(gè)菌株的基因組進(jìn)行了測序,并與之前發(fā)表的該細(xì)菌的四個(gè)菌株的基因組序列一同進(jìn)行了比較分析。結(jié)果顯示:1)睪丸酮叢毛單胞菌菌株的基因組大小在5.1到6.0 Mb之間,GC含量在61.1%到61.8%之間,該菌種泛基因組包含10,165個(gè)基因家族,核心基因組包含3,599個(gè)基因家族。Heap’s law分析結(jié)果顯示,睪丸酮叢毛單胞菌的泛基因組可能為開放式(α=0.639);2)我們實(shí)驗(yàn)室收集的11個(gè)睪丸酮叢毛單胞菌株的31項(xiàng)重要表型中有99.4%與其對應(yīng)基因型一致。說明該菌種表型與基因型是高度對應(yīng)的;3)在該物種基因組中存在與硝酸亞硝酸還原,類固醇降解,以及重金屬和藥物抗性相關(guān)的基因簇,并且這些基因簇在不同基因組間非常保守。這些基因簇可以用于對該菌的分子鑒定和MLST(Multi Locus Sequence Typing);4)該菌不同菌株間的基因組相似度和核苷酸多態(tài)性可能與地理距離和環(huán)境重金屬含量相關(guān)。本研究為未來對該物種進(jìn)一步研究提供了新的基因組資源。重要的是,這項(xiàng)工作專注于研究該細(xì)菌典型特征的潛在遺傳決定因素,并發(fā)現(xiàn)它們是高度對應(yīng)的。溶桿菌是一種可以分泌胞外酶裂解其它微生物細(xì)胞的細(xì)菌。我們過去對溶桿菌的四個(gè)菌株進(jìn)行了基因組測序和基因組比較分析。為進(jìn)一步研究溶桿菌屬不同菌種間的基因組差異,本研究將這四個(gè)基因組與NCBI上新公布的四個(gè)基因組一同進(jìn)行了比較基因組學(xué)分析。結(jié)果顯示:1)這8個(gè)菌株基因組間差異較大;2)三個(gè)大基因組與五個(gè)小基因組間可能存在全面的基因組擴(kuò)張/收縮;3)AZ78、HS124和13-6三菌株在系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系上有待商榷。本研究僅僅是對溶桿菌屬基因組的初步比較分析,但是為以后對該屬細(xì)菌的研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),最重要的是,為以后研究溶桿菌屬基因組變化指出了方向。我們實(shí)驗(yàn)室曾構(gòu)建了玉米B73的BIBAC文庫并利用隨機(jī)挑選的玉米B73BIBAC克隆對水稻進(jìn)行了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化。為快速獲得挑選BIBAC克隆的序列信息,我們測定了1152個(gè)B73 BIBAC克隆的雙末端序列和其中36個(gè)克隆的指紋信息,并利用這些末端序列和指紋信息將這些克隆在其參考序列上進(jìn)行了定位。結(jié)果顯示:1)由于大量重復(fù)序列的存在,僅有26.6%的克隆可以通過雙末端序列錨定到單一位點(diǎn);2)利用BIBAC克隆指紋信息,可以將50%到60%的錨定在參考序列多個(gè)位點(diǎn)的克隆精確定位。該方法同樣可以用于近緣物種基因組之間的比較分析。
【關(guān)鍵詞】：基因組 比較基因組學(xué) 玉米B73 BAC文庫 睪丸酮叢毛單胞菌 溶桿菌
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q933;Q943.2
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 縮略詞表11-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-23
• 1.1 比較基因組學(xué)12-23
• 1.1.1 比較基因組學(xué)發(fā)展歷史12-14
• 1.1.2 比較基因組學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域14-18
• 1.1.2.1 進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育分析14-16
• 1.1.2.2 基因組注釋16
• 1.1.2.3 基因組序列拼裝16-17
• 1.1.2.4 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)17
• 1.1.2.5 醫(yī)藥衛(wèi)生17-18
• 1.1.3 比較基因組學(xué)常用序列比對方法與工具18-19
• 1.1.3.1 ClustalW18
• 1.1.3.2 Blast18
• 1.1.3.3 Blat18-19
• 1.1.3.4 MUMmer19
• 1.1.3.5 SyMAP19
• 1.1.4 基因組文庫及在比較基因組學(xué)上的應(yīng)用19-21
• 1.1.5 細(xì)菌比較基因組學(xué)21-23
• 1.1.5.1 基因水平轉(zhuǎn)移與細(xì)菌比較基因組學(xué)21
• 1.1.5.2 細(xì)菌泛基因組與核心基因組21-23
• 2 睪丸酮叢毛單胞菌Comamonas testosteroni基因組序列及比較基因組學(xué)分析23-58
• 2.1 研究背景23-25
• 2.2 材料和方法25-31
• 2.2.1 C. testosteroni及相關(guān)菌株的基因組分析25-27
• 2.2.2 全基因組比對27-28
• 2.2.3 同源聚類分析28
• 2.2.4 菌株全基因組及特有基因COG注釋28
• 2.2.5 系統(tǒng)進(jìn)化分析28-29
• 2.2.6 十一個(gè)C. testosteroni菌株主要生理生化特征分析29
• 2.2.7 基于基因組序列的代謝通路分析29-30
• 2.2.8 重金屬及藥物抗性相關(guān)基因識別及分析30
• 2.2.9 硝酸還原，睪丸酮降解及芳香族化合物降解相關(guān)基因識別及分析30-31
• 2.2.10 致病因子識別31
• 2.3 結(jié)果31-54
• 2.3.1 基因組測序結(jié)果及C. testosteroni菌株的序列特征31-33
• 2.3.2 C. testosteroni基因組序列同線性33-34
• 2.3.3 C. testosteroni同源蛋白家族34-35
• 2.3.4 C. testosteroni泛基因組變化趨勢35-36
• 2.3.5 C. testosteroni全基因組及特有基因COG功能分布36-38
• 2.3.6 系統(tǒng)發(fā)育38-40
• 2.3.7 基因組與環(huán)境因素間關(guān)系40-43
• 2.3.8 C. testosteroni菌株表型與基因型間關(guān)聯(lián)性43-44
• 2.3.9 C. testosteroni的重要基因型44-53
• 2.3.9.1 在C. testosteroni菌株以及其他Comamonadacea科菌株基因組中發(fā)現(xiàn)高度保守的硝酸/亞硝酸還原基因簇44-45
• 2.3.9.2 在C. testosteroni基因組中己糖磷酸化關(guān)鍵基因缺失45-47
• 2.3.9.3 C. testosteroni的類固醇及芳香族化合物利用的分子基礎(chǔ)47-49
• 2.3.9.4 藥物及重金屬抗性相關(guān)基因49-53
• 2.3.9.5 C. testosteroni重點(diǎn)基因型與核心基因組的進(jìn)化關(guān)系53
• 2.3.10 致病因子53-54
• 2.4 討論54-58
• 3 溶桿菌屬基因組比較分析58-67
• 3.1 研究背景58-59
• 3.2 材料方法59-60
• 3.2.1 Lysobacter菌株基因組序列獲得與注釋59
• 3.2.2 全基因組序列比對59
• 3.2.3 同源蛋白聚類分析59-60
• 3.2.4 Lysobacter菌株全基因組及特有基因COG注釋60
• 3.2.5 系統(tǒng)進(jìn)化分析60
• 3.3 結(jié)果與討論60-66
• 3.3.1 Lysobacter基因組基本信息及注釋結(jié)果60-61
• 3.3.2 基因組序列同線性61
• 3.3.3 同源蛋白家族61-63
• 3.3.4 Lysobacter屬各菌株全基因組及特有基因COG注釋63-65
• 3.3.5 系統(tǒng)發(fā)育65-66
• 3.4 總結(jié)66-67
• 4 玉米B73 BIBAC文庫克隆末端測序及其在參考序列上定位方法探索67-76
• 4.1 前言67-68
• 4.2 材料和方法68-70
• 4.2.1 文庫材料68
• 4.2.2 末端測序68
• 4.2.3 利用末端序列對玉米B73 BIBAC克隆在參考序列上的定位68-69
• 4.2.4 BIBAC指紋分析69
• 4.2.5 利用指紋圖譜信息對定位在多位點(diǎn)的克隆進(jìn)一步精確定位69-70
• 4.3 結(jié)果70-74
• 4.3.1 BIBAC末端序列70-72
• 4.3.2 BIBAC末端序列與B73 參考序列比對及定位72-73
• 4.3.3 利用指紋圖譜對BIBAC克隆定位結(jié)果進(jìn)行篩選結(jié)果73-74
• 4.4 討論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-90
• 附錄90-103
• 作者簡介103-104
• 致謝104-105

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鄭擁民,王省芬,張桂寅,李喜煥,馬峙英;高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病棉花品種中棉所12號細(xì)菌人工染色體(BAC)文庫構(gòu)建[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年03期

2 周燾;郭紅媛;張銳;梁成真;石雅麗;郭三堆;;陸地棉雄性不育恢復(fù)系18R的BAC文庫構(gòu)建[J];棉花學(xué)報(bào);2009年03期

  本文關(guān)鍵詞：睪丸酮叢毛單胞菌和溶桿菌的比較基因組學(xué)研究及玉米BIBAC克隆的參考序列定位，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：359421