堿基關(guān)聯(lián)矩陣法在DNA病毒親緣關(guān)系研究中的應(yīng)用.pdf

1、基于標(biāo)志基因的系統(tǒng)發(fā)生學(xué)研究極大地加快了人們對微生物多樣性的認識。然而病毒沒有核糖體基因，并且聚合酶、衣殼蛋白等標(biāo)志基因的序列保守性差、甚至難以確定。這些不同尋常的情況加之其他因素，使得病毒的系統(tǒng)發(fā)生學(xué)研究還不成熟。最近，利用全基因組數(shù)據(jù)構(gòu)建物種親緣關(guān)系受到研究者廣泛關(guān)注，但傳統(tǒng)的序列聯(lián)配方法不能直接應(yīng)用于全基因組。如何比較基因組已成為系統(tǒng)發(fā)生學(xué)研究中的亟待解決的問題。
　　 本文提出一個用以推斷生物系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的新方法一堿基關(guān)

2、聯(lián)矩陣法。它是一種基于全基因組序列的、非聯(lián)配序列比較方法。這種方法避開了序列聯(lián)配在全基因組應(yīng)用中的困難和基因選擇給進化研究帶來的不確定性。它利用DNA序列的堿基關(guān)聯(lián)信息，具有參數(shù)少、序列長度適用范圍廣等特點。堿基關(guān)聯(lián)矩陣法的關(guān)鍵步驟在于偏信息關(guān)聯(lián)篩選：使自然選擇壓力帶來的進化偏好性得以突出。本文詳細討論了堿基關(guān)聯(lián)矩陣法在物種系統(tǒng)發(fā)生學(xué)研究中的應(yīng)用，并將所得結(jié)果與其他親緣關(guān)系研究進行比較。
　　 根據(jù)哺乳動物線粒體基因組偏信息關(guān)聯(lián)

3、物種特異水平的分析結(jié)果，構(gòu)建堿基關(guān)聯(lián)矩陣用于推斷哺乳動物親緣關(guān)系。在所得到的進化樹中，靈長類、嚙齒類、猛踢禽獸類、單孔動物、有袋動物各自形成單源支，而且細節(jié)分支均與廣泛認知的、權(quán)威進化樹一致。以單孔目和有袋目為外組群，堿基關(guān)聯(lián)矩陣法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)生樹為(猛踢禽獸目，(嚙齒目，靈長目))進化關(guān)系和嚙齒類動物的非單源進化支假說提供新的支持。
　　 對于dsDNA病毒，本文用FA(k)A、FA(k)、FA(k)C、FA(k)G、FT(k

4、)A、FC(k)A、FG(k)A和Dk+2分別對13個病毒科和皰疹病毒科構(gòu)建了進化樹。得到以下結(jié)果：1、所得系統(tǒng)發(fā)生樹均與生物學(xué)家的病毒分類知識相符，僅有四點例外：猴皰疹病毒CeHV-5脫離巨細胞病毒屬；兩個馬科動物病毒EHV-1和EHV-4脫離水痘病毒屬進化支；野兔痘病毒屬的RFV和MYXV沒有聚在一起；刺泡蟲病毒ATCV-1脫離其他綠藻病毒。2、推斷了多個病毒科間的親緣關(guān)系，特別是為“將脂毛噬菌體和古噬菌體歸為同一個病毒目”的建議提

5、供支持。3、支持國際病毒分類委員會(ICTV)將病毒MSEV歸入Beta類昆蟲痘病毒屬，并對尚未分類的病毒TuHV-1、CavHV-2和NeabNPV給出了分類建議。
　　 以偏信息關(guān)聯(lián)物種特異水平的分析結(jié)果為依據(jù)建立堿基關(guān)聯(lián)矩陣，并對細小病毒科和6個病毒科的ssDNA病毒進行親緣關(guān)系研究。得到如下結(jié)果：1、所得系統(tǒng)發(fā)生樹與生物學(xué)家對病毒的分類相符，僅有兩點例外：BFDV脫離圓環(huán)病毒科進化支；Chp2脫離衣原體微小噬菌體進化支。

6、2、進化樹中，依賴病毒和菜豆金黃花葉病毒進化支呈宿主-病毒結(jié)構(gòu)，這表明堿基關(guān)聯(lián)矩陣法可以反映宿主－病毒協(xié)同進化史。另外，本文發(fā)現(xiàn)番茄病毒存在非單源進化支。3、本文推斷了ssDNA病毒家族間進化關(guān)系，并指出矮縮病毒、圓環(huán)病毒和聯(lián)體病毒可能由共同祖先進化而來。4、堿基關(guān)聯(lián)矩陣法支持ICTV對MV-L1、SVTS2、B5、BPV-3、BPV-2、AAV-7和AAV-8的現(xiàn)行分類，并對尚未分類的病毒DpDNV、AAAVa、CFDV、BgDNV、