氯离子通道蛋白(ClC)是存在于生物体细胞膜上一类分布极其广泛的阴离子通道, 在抗盐胁迫等多种生理过程中发挥着非常重要的作用。使用生物信息学方法在高粱基因组中鉴定出10个SbClCs基因, 对SbClCs基因家族进行基因组鉴定、启动子、保守基序、系统进化树和基因表达分析。结果显示: SbClCs基因家族主要分布在SBI-01、SBI-03、SBI-04、SBI-06、SBI-07、SBI-10共6条染色体上; SbClCs蛋白均为疏水蛋白且流动性较好, 多为质膜上的分泌性蛋白, 其二级结构主要为无规则卷曲和α-螺旋; 基因蛋白结构域分析结果显示, 相对较为保守的结构域是Voltage gated和CBS pair voltage gated ClC uk bac, ClC家族成员在蛋白上也都是比较保守的; 分析SbClCs基因启动子顺式作用元件后发现都存在光响应元件(Sp1, G-box), 除了SbClCg1基因外, 其他基因的启动子区均存在干旱诱导相关MYB结合位点(MBS); 系统进化树分析显示, 高粱ClC与玉米、水稻亲缘关系更近; 基因表达热图分析表明, SbClCc3、SbClCa基因对于高粱的耐盐胁迫和抗逆性起着重要的作用; 选择进化分析表明, ClC蛋白质编码基因还受纯化选择作用。本研究初步分析了高粱10个氯离子转运蛋白基因的结构与表达, 为进一步研究用SbClCs进行遗传转化与分子育种提供了基础。

硝态氮是旱地植物吸收氮素的主要形式, 其吸收与硝酸盐转运蛋白1(NRT1)密切相关。高粱(Sorghum bicolor)较耐贫瘠, 对土壤中的氮素吸收和利用效率较高。以拟南芥、水稻的NRT1为基础, 通过Blast筛选高粱核酸和蛋白数据库获得SbNRT1基因全长序列, 并结合生物信息学方法鉴定出了20个SbNRT1基因, 对其进行基因结构、系统进化树、基因表达、选择进化分析, 同时对其蛋白质的理化性质、二级和三级结构进行分析。结果显示: SbNRT1分布于SBI-01～SBI-10上(除SBI-08); SbNRT1蛋白质均为疏水性蛋白, 绝大多数蛋白质没有信号肽, 且亚细胞定位在质膜上; 二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主, SbNRT1蛋白三级结构与预测一致, 可信度均达到93%; SbNRT1存在8个分支, 高粱与谷子、玉米的NRT1同源关系更近, 且高粱在进化上出现了单双子叶的分化; Sobic.004G193000基因在生育期多个部位表达水平较高, Sobic.001G133900、Sobic.003G295500和Sobic.001G302800在高粱根部受硝酸盐诱导表达, 也受铵盐和尿素诱导; 高粱种质基因组重测序数据计算的ka/ks值表明, SbNRT1的进化具有纯化效应。该研究结果为进一步探讨高粱氮高效相关基因的功能研究提供了基础。

研究赣南地区汉族人群29个Y-STR基因座的遗传多态性以及与国内多个民族群体的遗传关系, 探讨其在群体遗传学和法医学中的实际应用价值。采用DNATyperTM Y29试剂盒对1 532例赣南地区健康男性无关个体进行Y-STR基因座扩增, 3730型遗传分析仪进行毛细管电泳检测, 运用GeneMapper IDX1.4软件对数据结果进行Y-STR分型, 计算29个Y-STR基因座的等位基因频率及单倍型频率等遗传学参数。应用Mega-X软件对选取的群体构建进化树, 用YHRD在线工具软件的分子方差分析(AMOVA), 计算群体间遗传距离, 同时构建多维尺度图(MDS)。经分析, 29个Y-STR基因座在赣南汉族人群中的基因多样性(GD)值范围为0.381 5～0.876 6, 除了DYS508、DYS437、DYS391和DYS438基因座外, 其余25个基因座GD值均高于0.5, 且单倍型多样性为0.999 924, 表明29个Y-STR基因座在赣南汉族人群中有较高的遗传多态性。与其他地区汉族人群比较, 赣南汉族与福建汉族遗传距离最近(遗传距离Rst值是0.000 2), 与黑龙江汉族遗传距离最远(Rst值是0.024 9); 与其他地区少数民族人群比较, 赣南汉族与云南白族遗传距离最近(Rst值是0.005 9), 与甘孜藏族遗传距离最远(Rst值是0.468 9)。研究表明, 这29个Y-STR基因座在赣南汉族人群中具有较好的遗传多态性分布, 能够满足家系排查及法医学检案的要求, 所得的数据可为该地区的群体遗传学和法医学研究与应用提供基础数据支持。

雨生红球藻钙蛋白(caleosin)有稳定油体的功能，为了研究该蛋白的理化特征及功能,利用同源克隆和 cDNA末端快速扩增技术(RACE)相结合的方法获得雨生红球藻 caleosin基因的 cDNA全长序列，并进行生物信息学分析和 HaeClo基因的表达分析。分析表明， HaeClo全长为 1 088 bp，共编码 262个氨基酸，理论等电点为 7.73。BLAST同源比对表明 HaeClo的氨基酸序列与盘藻(Gonium pectoral)和莱茵衣藻(Chlamydomonas rein-hardtii)来源的 caleosin的相似性分别达到 66%和 61%，是一个典型的 caleosin家族成员。多序列比对及系统进化也表明 HaeClo与其他高等植物和低等植物来源的 caleosin有共同的祖先。不同胁迫条件下， HaeClo基因在培养第 3天时表达量均达到最高值，此时高蓝光 +1/4氮处理组表达量达峰值，高白光 +1/4氮处理组表达量次之，且目的蛋白在大肠杆菌中成功表达。本文首次从雨生红球藻中克隆获得编码 caleosin的基因序列，并进行了生物信息学分析，对高光和缺氮不同胁迫条件下的雨生红球藻进行了表达分析，进一步研究了 HaeClo基因在雨生红球藻中的表达，为雨生红球藻中 caleosin的表达和功能研究奠定了基础。

本研究以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为研究对象, 利用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术(RACE)相结合的方法获得了雨生红球藻己糖激酶(HaeHK)基因的cDNA全长序列, 并进行了序列分析。结果表明, HaeHK的cDNA全长为2 047 bp, 其中开放阅读框的长度为1 716 bp, 编码571个氨基酸。该蛋白预测的等电点(pI)为6.49, 理论分子量为60.61 kD。经在线BLAST同源比对分析发现, 其与团藻(Volvox carteri)和莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)来源HKs的相似性分别达到50%和46%。通过序列比对和结构域分析可知, HaeHK蛋白存在与高等植物来源HKs相似的结构域, 且具有HK家族的显著特征。高级结构同源建模表明其具有典型的“蝴蝶”结构。系统进化分析显示, 高等植物和真核绿藻(Chlorophyta)来源HKs可能来自共同的祖先。本文首次从雨生红球藻中获得编码HaeHK的基因序列, 为雨生红球藻中HK的表达和功能研究奠定基础, 同时为解析雨生红球藻己糖利用及代谢的分子机制提供线索。

Dmc1(disrupted meiotic cDNA)基因是一个在减数分裂前期Ⅰ表达的特异基因, 其产物是减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对所必需的。根据据酵母菌、小鼠以及人的DMC1中保守的氨基酸基序设计简并引物, PCR扩增克隆获得了第四代雌核发育二倍体鲫鲤(G4)Dmc1基因部分cDNA序列。在此基础上, 通过RACE获得了G4Dmc1基因全长cDNA序列, 长度为1 369 bp, 其中开放阅读框为1 029 bp, 编码含342个氨基酸的蛋白质。同时, 系统进化分析表明, 在进化过程中Dmc1基因在鱼类中保持着高度保守的进化特征。RT-PCR结果表明, Dmc1基因只在G4性腺中表达, 在其他组织中不表达。通过实时荧光定量PCR, 对Dmc1基因在G4和普通鲤鱼的早期卵巢的表达进行分析, 发现G4表达比鲤鱼高。由此可见, 雌核发育二倍体鲫鲤Dmc1基因也是减数分裂特异基因, 而且其高表达暗示雌核发育二倍体鲫鲤具有正常的减数分裂过程并且其早期性腺存在着多倍体卵原细胞。

肉桂醇脱氢酶(cinnamoyl alcohol dehydrogenas, CAD)是木质素生物合成过程中的一类关键酶。采用RT-PCR及RACE方法从孝顺竹笋中分离出CAD基因家族的一个基因, cDNA全长是1 131 bp (GenBank注册号为GU985522), 含有一个1 107 bp的读码框, 编码一个368 aa的蛋白, 分子量约为39 kD。序列分析结果表明, 其编码的氨基酸含有CAD类基因所具有的醇脱氢酶GroES-like结构域和锌结合脱氢酶结构域, 与禾本科植物水稻、玉米等有很高的相似性, 与水稻相似性高达97.0 %。系统进化树分析同样表明, 克隆的孝顺竹CAD基因与水稻的CAD基因的亲缘关系最为接近。组织特异性表达分析显示, CAD基因在孝顺竹笋中表达量最高, 在茎、叶和杆箨中亦有低水平表达。本研究将为更深入的研究孝顺竹CAD基因的分子调控研究奠定基础。

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)法测定了银杏、 苏铁、 毛白杨等22个针阔树种木材的红外光谱, 分析了指纹区内吸收峰数目差异以及纤维素、 木质素两种物质的特征吸收峰位置和相对强度的变化规律, 进而探讨了银杏的系统进化问题。 结果表明： 银杏的红外光谱与苏铁差异较大, 与松杉类等针叶树种比较相似, 说明银杏在木材的化学组成上较苏铁更为进化, 与松杉类等针叶树有较近的亲缘关系； 银杏木材木质素的含量较一般针叶树高, 这可能是一种遗留下来的古老性状； 银杏木材中含有较多的紫丁香基木质素, 表明银杏有向阔叶树进化的趋势。