转基因组：线粒体与质体DNA转移的自动化检测与特征分析

《Journal of Plant Research》：Transgenomes: automated detection and characterization of mitochondrial-plastid DNA transfers

基因转移分析自动化工具transgenomes在五种Ribes属植物中发现55-63个转移事件，叶绿体转移的核糖体RNA基因最多，而Ribes alpinum因早期分支表现出独特的叶绿体来源蛋白质编码基因。该工具通过整合BLAST和功能注释实现自动化分析，为比较基因组学提供标准化流程。

　　

摘要

细胞内基因转移（IGT），特别是线粒体-质体和质体-线粒体DNA转移（MT→PT, PT→MT），可以生成结构多样的模式，这些模式能够提供系统发育信息。然而，在多个基因组中检测这些转移通常需要耗费大量人力进行手动分析。我们假设标准化的IGT分析能够揭示特定谱系的模式，其中特定的基因谱型可作为系统发育标记。我们开发了名为transgenomes的自动化R语言包，该包将BLAST比对结果与功能基因注释整合在一起，以简化IGT的检测、定量和分析过程。该工具实现了基因定位、序列提取、GC含量分析以及环状同源性可视化等功能。我们以五种属于Ribes属（蔷薇科）的植物作为案例研究，分析了这些植物中的基因转移情况。结果显示，每种植物平均有55至63次基因转移事件，转移片段的总长度在14.6至18.3 kb之间。在所有物种中，核糖体RNA基因占主导地位；而位于早期分化分支上的Ribes alpinum表现出独特的质体来源蛋白质编码序列（infA、petD、petB、psaJ）富集现象，这些序列在其他分类单元中并不存在。标准化的transgenomes分析流程表明，蛋白质编码基因的转移内容在Ribes属植物中具有重要的系统发育信息价值。然而，这些变化的功能意义及其背后的进化机制仍不清楚，需要进一步的转录组学和系统基因组学研究来加以阐明。这些发现展示了自动化IGT分析的实用性，并强调了细胞器基因转移模式作为植物系统发育标记的潜力。transgenomes通过自动化处理原始比对数据到生物学解释的整个流程，为细胞器相互作用的比较基因组学研究提供了高效、标准化且用户友好的工作方式。该软件包可在https://github.com/Mordziarz/transgenomes免费获取。