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水平基因转移与基因组进化

时硕永  
【摘要】:水平基因转移(horizontal gene transfer, HGT),又称侧向基因转移(lateral genetransfer, LGT),是指在差异物种之间所进行的遗传物质的交流。水平基因转移事件作为推动物种进化的重要动力,对微生物基因组进化表现出深刻的影响。 大规模的基因组分析工作将加深我们对水平基因转移这一重要进化事件的认识与理解。我们首先发展了基于综合判别方法的水平基因转移识别系统,对82个基因组进行比较基因组分析,构建了水平基因转移数据库。利用该数据库,在大规模基因组分析的尺度上,我们分析了水平转移基因的功能类别的分布模式,并度量了水平基因转移对生物体代谢/调控网络组织法则和演化规律的影响程度。这些研究加深了我们对水平基因转移事件本身特有性质及水平基因转移与基因组进化关系的认识与理解。 在识别水平基因转移事件与判别基因转移方向这两个工作的基础上,我们设计并发展了在考虑水平转移发生条件下基因树与种族树之间协调树的构建方法。这一方案的设计使得我们可以将已经发展较为成熟的真核生物基因/蛋白质家族进化分析和功能预测系统拓展到微生物基因/蛋白质家族的相关研究当中去。该方案使得我们可以普适地对那些存在复杂进化历史的基因/蛋白质家族进行进化分析并完成家族进化历史追踪、直系/旁系同源关系判定及功能预测等工作。这一工作拓展了进化分析方法的应用范畴,在比较基因组学和进化基因组学等领域中都具有重要意义


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