梨小食心虫线粒体基因全分析及进化树的构建

梨小食心虫线粒体基因全分析及进化树的构建

摘要：伴随着生物信息学的发展，现在越来越多的学科接受了生物信息学的分析手段和分析方法，并将生物信息学的分析结果作为验证实验成果的有力依据。梨小食心虫的危害也越来越突出，并且梨小食心虫的研究也已经进入了分子研究阶段，非常需要生物信息学的科学分析方法和分析结论，为其分子水平的结果作有力论证。本论题的研究主要内容为运用生物信息学的各种成熟软件对从NCBI数据库中获取的梨小食心虫体内的线粒体基因全序列进行生物学分析，重点对基因的数列、外显子信息、编码蛋白及其理化性质进行分析，并预测其编码蛋白的结构与功能，并通过与代表性的生物进行同源进化树的构建。通过实验论证，我们得出梨小食心虫线粒体基因的NCBI的登录号NC 014806，基因全长为15717bp，为一环形的双链DNA，于6748~7299处存在一个长552bp的开放阅读框，可编码为183个氨基酸，其翻译的蛋白质为酸性蛋白，亲水性较强，且以α–螺旋肽链盘绕为主，其序列与日本的野桑蚕线粒体有很高的同源性。经过与八种物种进行多序列比对，构建进化树，我们可以得知梨小食心虫与其中的茶小卷叶蛾、朝灰蝶进化关系关系最近。

关键词：生物信息学;梨小食心虫;线粒体基因序列;基因分析;进化树

The complete analysis of Grapholita molesta mitochondrial DNA and the

construction of the evolutionary tree

Abstract: With the development of bioinformatics, more and more subjects accept of the tools and analytical methods of bioinformatics, and the result of bioinformatics analysis can be as a strong basis for the verification. Grapholitha molesta’s hazards has become increasingly prominent, and Grapholitha molesta’s research has entered a phase of molecular studies, a great need for the scientific analysis methods and conclusions of the bioinformatics, make a strong argument for the results of its molecular.The main content of this study is to use a variety of sophisticated bioinformatics software to analysis the mitochondrial gene sequences of the pear borer obtained from the NCBI database , focusing on the gene sequence, exon information,coding proteins and their physical and chemical properties, and forecast its encoded protein structure and function, to expect the valuable biological data obtained from the mass of biological data, and to construct the evolution tree through the compare with the representation of the biology. Through experiments, we can know that the Grapholitha molesta mitochondrial gene sequences is circular double-stranded DNA, the NCBI accession number for the NC 014806, Full-length is 15717bp,and between 6748 and 7299 exist of a long open reading frame of 552bp, encoding 183 amino acids,whose translation of the protein is acidic protein, a strong hydrophilic, and coiled-based by α-helical peptide chain, the sequence have a high homology with the Japan wild silkworm mitochondria. Through the construction of evolutionary tree, we know that Grapholitha molesta with Adoxophyes honmai and Coreana raphaelis have the recently evolutionary relationship in the eight species.

Key words:Bioinformatics;Grapholitha molesta;mitochondrial DNA sequence;Genetic analysis; evolutionary tree;

1 前言（Introduction） (5)

2 材料和方法（Marerials and Methods） (6)

2.1 研究思路 (6)

2.2 搜索基因 (6)

2.2.1 在NCBI中搜索梨小食心虫线粒体全基因序列 (6)

2.2.2 用DNAMAN分析其基因结构 (7)

2.2.3 碱基同源性分析的方法 (7)

2.2.4 开放性阅读框（ORF）分析的方法 (7)

2.3 基因编码蛋白质的理化性质分析 (7)

2.3.1 氨基酸组成、分子质量、等电点分析方法 (7)

2.3.2 亲疏水性分析方法 (7)

2.4 基因编码蛋白质的结构分析 (8)

2.4.1 蛋白质的二级结构分析 (8)

2.4.2 蛋白质的三级结构分析 (8)

2.5 基因编码蛋白质的功能分析 (8)

2.5.1 信号肽预测的方法 (8)

2.5.2 磷酸化位点分析的方法 (9)

2.5.3 亚细胞定位的方法 (9)

2.5.4 二硫键分析的方法 (10)

2.6 构建系统进化树 (10)

2.7 生物信息学主要软件介绍 (11)

2.7.1 DNAMAN (11)

2.7.2 ExPaSy (11)

2.7.3 Clustalx (11)

3 结果与分析(Results and Analysis) (12)

3.1 梨小食心虫线粒体基因的获取与分析 (12)

3.1.1 梨小食心虫线粒体全基因序列的获取 (12)

3.1.2 DNAMAN对基因序列的分析 (12)

3.1.2.1 梨小食心虫mtDNA基因组结构 (12)

3.1.2.2 梨小食心虫mtDNA基因组核苷酸组成 (12)

3.1.2.3 梨小食心虫线粒体基因组tRNA结构分析 (12)

3.1.3 碱基同源性分析 (13)

3.1.4 开放性阅读框（ORF）分析 (13)

3.2 基因编码蛋白质的理化性质分析 (13)

3.2.1 氨基酸组成、分子质量、等电点分析 (13)

3.2.2 疏水性分析 (13)

3.3 基因编码蛋白质的结构分析 (13)

3.3.1 蛋白质二级结构分析 (13)

3.3.2 蛋白质三级结构分析 (14)

3.4 基因编码蛋白质的功能分析 (14)

3.4.1 信号肽预测 (14)