16srna序列分析

1 6 s R N A 序 列 分 析

前言

点阵分析（dot-matrix analysis），是指将两条以上核酸或氨

基酸序列分别列示于纵横坐标，在同一位置上出现相同符号并形成连线，以揭示序列中重复片段或两条序列同源性的方法。

16sRNA是原核生物核糖体小亚基上的RNA，这段RNA序列在不同的细菌中的结构、功能都具有高度保守性,完成测序后通过点阵分析可以确定其同源性比较、用于细菌的系统分类鉴定、多样性和亲缘关系分析等。

虽然相对保守，但在不同的微生物中，16sRNA基因序列还是存在差异的，一般来说，16sRNA序列越接近，菌种关系越近，同源性越大；反之，16sRNA序列差异越大，同源性越小。

而本文主要利用点阵分析的方法对不同菌种的16SrRNA基因进行局部比对,通过比较两个序列之间的相似区域和保守性位点，寻找两者可能的分子亲缘关系，以及进化途径的关系，从而为生物进化的研究提供理论基础。

内容

在窗口值为50，阈值为80的情况下，对细菌（变形链球菌、运动发酵单胞菌、霍乱弧菌、嗜热脂肪土芽孢杆菌、海氏肠球菌）、古生菌（硫磺矿硫化叶菌）以及真核生物线粒体（爪哇根结线虫线粒体）16sRNA两两序列间的点阵分析如下：

1. 运动发酵单胞菌 subsp mobilis 部分的16srRNA序列

、

16srna187575767358950542133725316985

11105209313417521625729800 链球菌mutans16SrRNA

（Streptococcus mutans 与Zymomonas mobilis subsp.mobilis）1-2

2. 霍乱弧菌局部的16srRNA基因序列

16srna1713613545477409341273205137691185169253337421505589673757800 链球菌mutans 16SrRNA

(Streptococcus mutans与Viibrio cholerae)1-3

3. 嗜热脂肪土芽孢杆菌

、

16srna186173965757549341132924716583

11103205307409511613715800 链球菌mutans 16SrRNA

（Streptococcus mutans与Geobacillus srearothermophilus）1-4

4. 肠球菌种局部的16srRNA基因序列

16srna9118617756896035174313452591738711109217325433541649753 链球菌mutans16SrRNA

（Streptococcus mutans与Enterococcus hirae）1-5

5. 爪哇根结线虫线粒体

、

180376168560953345738130522915377

1165129193257321385449513577641705769845 链球菌mutans16SrRNA

（Streptococcus mutans与mitochonddrion meloidogyne javanica）1-m

6. 硫磺矿硫化叶菌

11492127911379958537115694272851431165129193257321385449513577641705769845 链球菌mutans16SrRNA

（Streptococcus mutans与Sulfolobus solfataricus）1-s

7. 硫磺矿硫化叶菌

、

m149212791137995853711569427285143

1163125187249311373435497559621683745803 爪哇根结线虫线粒体

(mitochonddrion meloidogyne javanica与Sulfolobus solfataricus)m-s

结果

变形链球菌-远动发酵单胞菌： 变形链球菌129~190、580~640、

710~770处的碱基分别于运动发酵单胞菌180~255、630~705、800~860处的碱基大致相同；相似性较高，亲缘关系较近，分子进化关系较近； 变形链球菌-霍乱弧菌：相似性一般，亲缘关系一般，分子进化关系一般；有相似序列如变形链球菌160左右、600~641处的碱基分别与霍乱弧菌217左右、649~679处的碱基大致相同；此部分序列可能对基本生命活动来说不可缺少或者有相似的功能。

变形链球菌-嗜热脂肪土芽孢杆菌：相似性较高，亲缘关系较近，分子进化关系较近；此部分序列有明显的相似序列如变形链球菌129~193、340~380、740~810处的碱基分别与嗜热脂肪土芽孢杆菌180~259、390~431、835~905处的碱基大致相同；有几处直线断裂，说明进化过程中可能有碱基的突变或者小片段染色体的缺失。 变形链球菌-海氏肠球菌：相似性很高，亲缘关系很近，分子进化关系很近；有极明显的相似序列如变形链球菌160~225、331~375、480~540、670~825处的碱基与海氏肠球菌299~365、440~481、577~635、780~930处的碱基大致相同，除此之外别的地方还有零星

、

的相似片段；有几处直线断裂，说明进化过程中可能有碱基的突变或者小片段染色体的缺失。

变形链球菌-爪哇根结线虫线粒体：相似性很低，亲缘关系较远，分子进化关系较远；无明显的相似片段。

变形链球菌-硫磺矿硫化叶菌：相似性极低，亲缘关系极远，分子进化关系极远；几乎没有相似序列，。

爪哇根结线虫线粒体-硫磺矿硫化叶菌：几乎无相同或相似序列。

分析与讨论

以变形链球菌的16sRNA序列作为对比分别与其他四种细菌、一种古生菌和一种真核生物线粒体的16sRNA序列作对比，由其序列的相似性可知其同源性和进化方向。变形链球菌和海式肠球菌的16sRNA的序列相似性极高，这二者均属于厚壁菌门乳酸杆菌目，说明二者亲缘关系极近，分子进化关系极近，可能有共同的进化祖先；变形链球菌和、运动发酵单胞菌、霍乱弧菌、嗜热脂肪芽孢杆菌的16sRNA的序列相似性一般，但也有部分相似序列，这四者均属于细菌，它们16sRNA序列相似部分可能对这四种细菌的基本生命活动来说不可缺少或者有相似的功能，这四者的亲缘关系一般，分子进化关系一般，在进化上可能分支较远；变形链球菌与硫磺矿硫化叶菌的16sRNA的序列相似性很低，但也存在相似片段，后者属于古生菌，说明古生菌与细菌的亲缘关系较远，分子进化关系较远，二者在进化上是有联系的；变形链球菌与爪哇根结线虫线粒体的16sRNA的序列相似性极低，仅有一条极短片段相似，后者属于真核生物，说明真核生物与细菌的亲缘关系极远，分子进化关系极远，二者在进化上联系极低，相似片段的来源可能是真核生物吞噬了某些细菌从而形成了线粒体。 由于细菌、古生菌以及线粒体的16sRNA序列无相似性，可以说明它们在进化上相差很大或者在进化上向不同的方向进化通过遗传变异形成很大的差异。