基于基因组岛的进化分析研究与数据库构建

论文摘要

基因组岛是基因组中的特定区域片段,与水平基因转移密切相关,具有特殊的结构,常常携带致病、耐药及与适应性等功能相关的基因。基因组岛在不同物种之间移动,造成了相关基因的跨种属传播,这对物种进化和新功能获得具有重要意义,也是目前微生物研究领域的热点问题之一。本文系统地分析了不同物种之间基因组岛的差异,设计了基于基因组岛的物种进化分析方法,构建了基因、基因岛与进化分析于一体的分析平台。主要内容安排如下:1.综述了基因组岛的预测方法,总结了系统发育树的构建方法。根据输入样本的差异性分类介绍了基因组岛的预测方法,分析了系统发育树构建方法的差异,并讨论其优缺点,为本文的更进一步的研究打下了理论基础。2.提出了一种基于基因组岛的进化树构建方法。通过置信区间筛选了宿主的特征,利用特征分布的峰度差异实现核心特征的挑选,通过双样本T检验实现对窗口的打分,结合显著性检验方法构建相似矩阵从而构建进化树。通过三组标准数据的比较分析,发现通过识别比较不同物种的基因组岛信息,能否发现细菌的基因转移路径,为物种进化分析提供了新视角。3.构建了基因组岛数据库与进化分析平台。收集了 7000多条基因组数据,整理了预测的基因组岛、基因注释、功能注释等信息,构建了基因组岛数据库;根据基因组岛的分布特点,搭建了进化分析平台,实现了通过基因组岛数据库挖掘进化关系;设计了基因组岛和进化数据的联动图表,实现了基因组岛与进化树的复合可视化;对基因组岛数据库及分析平台进行了 Web发布,实现了基因组岛的在线查看、预测、注释与分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 基因组岛的概述
•     1.2.2 基因组岛的特征与分类
•     1.2.3 基因组岛的形成和转移机制
•     1.2.4 细菌基因组岛与进化
•     1.2.5 预测基因组岛的方法
•   1.3 系统发育树构建方法的简介
•     1.3.1 引言
•     1.3.2 进化树构建方法的分类
•       1.3.2.1 层次聚类
•       1.3.2.2 不加权算术平均组对方法（UPGMA）
•       1.3.2.3 邻接法（NJ）
•     1.3.3 现有构建方法的不足
•   1.4 论文的主要工作与组织结构
• 2 基于基因组岛的进化树构建算法
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 数据集
•     2.2.2 基于基因组岛的进化树构建算法
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 距离度量
•     2.3.2 TW20菌与CC8族群实验
•     2.3.3 G.sulphuraria细菌实验
•     2.3.4 核糖体蛋白L12（rpl12e基因）实验
•   2.4 本章小结
• 3 基因组岛数据库与进化分析平台
•   3.1 引言
•   3.2 数据整理
•     3.2.1 数据库整理
•     3.2.2 预测结果整理
•     3.2.3 注释数据整理
•   3.3 基因组岛数据库设计
•   3.4 基因组岛可视化
•     3.4.1 总体设计
•     3.4.2 可视化实现
•   3.5 进化分析平台
•     3.5.1 平台环境
•     3.5.2 平台搭建
•   3.6 本章小结
• 4 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 武嘉琦

导师: 代琦

关键词: 水平基因转移,进化树算法,基因组岛,基因组岛预测算法

来源: 浙江理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 浙江理工大学

分类号: Q78

DOI: 10.27786/d.cnki.gzjlg.2019.000031

总页数: 55

文件大小: 2803K

下载量: 48