基因水平转移的评判方法和转移方式研究进展
微生物基因水平转移的方式
微生物基因水平转移的方式微生物的基因水平转移，这听起来像是科学家们的黑科技，但其实它就发生在我们身边。
想象一下，细菌之间悄悄交流，像在进行一场秘密的“基因派对”，真是让人忍俊不禁。
细菌们可不是死板板的家伙，反而灵活得很，像小偷一样在黑暗中摸索，传递它们的基因。
这种方式就像朋友圈的转发，不用一笔一划，轻轻松松就能把“秘籍”分享给别人。
真是让人感叹，原来微生物的世界比我们想象的要精彩多了。
说到基因水平转移，大家肯定会想，这到底是什么鬼？简单来说，就是细菌通过各种奇特的方式，把自己的基因送给别人。
就像在学校里，学生们互相借书，有些细菌还特别喜欢通过“接触”这种方式。
它们可以直接把自己的基因片段传给邻居，像是在玩一种基因“飞盘”。
这可是一个绝佳的技能哦，能够帮助细菌快速适应环境，甚至逃避抗生素的威胁。
哎呀，细菌的智慧真是让人佩服得五体投地。
再说说这基因转移的途径，有一种叫“转导”，听起来有点高深，但其实就是病毒做媒介。
病毒像个好心的快递员，把一个细菌的基因包裹送给另一个细菌。
这种方式就像是在街上看到两个朋友互换电话号码，来来往往，信息传递得飞快。
还有一种方式叫“接合”，细菌们通过“桥梁”互相连通，像是搭建了一座友谊的小船。
想想看，它们为了基因的传递，简直是“费尽心思”，这真是一场微观世界的热闹集会。
有些细菌甚至会利用“转移因子”，这就像是给自己装上了一副超级能力。
它们把这小东西带在身边，随时准备给其他细菌分享基因。
这种行为不仅仅是为了自己，更多的是为了整个菌群的生存。
就像打游戏时，队友之间互相加buff，增强战斗力。
看吧，细菌之间的合作精神，真是让人感动，仿佛它们在说：“兄弟，我们一起扛！”不过，有时候这种基因转移也会引发一些麻烦。
比如说，当一些细菌获取了抗药性基因后，可能就成了我们对抗的对象。
就像在学校里，调皮捣蛋的学生拿到了作弊的秘籍，瞬间从“学渣”变成“学霸”。
这可真让人感到无奈，有时候细菌的变异速度之快，简直让人眼花缭乱。
《基于多线程技术的水平基因转移事件识别算法研究与平台构建》范文
《基于多线程技术的水平基因转移事件识别算法研究与平台构建》篇一一、引言近年来，随着生物学领域的研究不断深入，水平基因转移（Horizontal Gene Transfer, HGT）成为了热门的研究议题。
水平基因转移事件是指基因在物种之间或者种群之间的转移，这种基因的传递方式对于理解生物进化和适应性有着极其重要的意义。
本文提出了一种基于多线程技术的水平基因转移事件识别算法，并进行了相应的平台构建研究。
二、背景与意义随着生物信息学和计算能力的飞速发展，大量的基因组数据被生成和积累。
如何从这些海量的数据中有效地识别出水平基因转移事件，成为了生物信息学领域的重要挑战。
多线程技术作为一种高效的并行计算技术，可以大大提高数据处理的速度和效率。
因此，基于多线程技术的水平基因转移事件识别算法研究与平台构建，对于提高生物信息学研究效率，推动生物进化理论的发展具有重要意义。
三、算法研究3.1 算法设计本文提出的水平基因转移事件识别算法，主要基于多线程技术进行并行计算。
算法设计包括以下几个步骤：首先，对基因组数据进行预处理，提取出关键信息；其次，利用多线程技术对数据进行并行处理，加快数据处理速度；最后，通过特定的算法模型进行水平基因转移事件的识别。
3.2 算法实现在算法实现过程中，我们采用了多线程编程技术，将数据处理任务分解为多个子任务，每个子任务在一个独立的线程中执行。
通过这种方式，我们可以充分利用计算机的多核处理器资源，提高数据处理的速度和效率。
同时，我们还采用了机器学习算法进行水平基因转移事件的识别，提高了识别的准确性和可靠性。
四、平台构建4.1 平台架构设计为了更好地实现基于多线程技术的水平基因转移事件识别算法，我们设计了一个高效稳定的平台架构。
该平台采用模块化设计，包括数据预处理模块、多线程处理模块、算法模型模块等。
各个模块之间通过接口进行通信，实现了数据的快速传输和处理。
4.2 平台实现与优化在平台实现过程中，我们采用了高性能的编程语言和开发工具，确保了平台的稳定性和可扩展性。
昆虫水平基因转移及其研究进展
昆虫水平基因转移及其研究进展
雷可心;王晓迪;万方浩;吕志创;刘万学
【期刊名称】《生物安全学报（中英文）》
【年(卷),期】2024(33)2
【摘要】水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)是生物体获得遗传信息的方式之一,对生物体进化起重要作用。
近年来,越来越多昆虫中的水平基因转移现象
被报道,如在鳞翅目(如家蚕、甜菜夜蛾、小菜蛾、斜纹夜蛾)、半翅目(如柑橘粉蚧、烟粉虱)、鞘翅目(如咖啡果小蠹、米象、光肩星天牛)、膜翅目(如金小蜂)、双翅目(如果蝇、白纹伊蚊)等昆虫中广泛存在水平转移基因,且不同的水平转移基因对昆虫的营养合成与共生、吸收与消化、毒素产生与解毒、生长和发育、体色改变等方面有着重要作用。
本文结合国内外专家学者的相关报道,就HGT的研究步骤与技术方法、评判HGT发生的方法、昆虫HGT的供体与功能几个方面进行了总结和讨论,
以期更加深入地了解水平基因转移现象,为探究水平基因转移的作用机制、理解昆
虫的进化、遗传和行为、并将水平基因转移应用到农业生产中为农业害虫的绿色防治提供更多思路。
【总页数】9页(P114-122)
【作者】雷可心;王晓迪;万方浩;吕志创;刘万学
【作者单位】中国农业科学院植物保护研究所;中国农业科学院深圳农业基因组研
究所
【正文语种】中文
【中图分类】Q96
【相关文献】
1.水平基因转移介导抗菌素耐药性传播机制的研究进展
2.昆虫的水平基因转移研究
3.亚抑制浓度抗生素对细菌水平基因转移的研究进展
4.细菌外膜囊泡介导水平基因转移机制研究进展
5.水平基因转移促进细菌耐药性传播机制的研究进展
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基因水平转移的评判方法和转移方式研究进展
（六）、核苷酸编码偏向性分析法
每个物种使用的密码子均具有一定的偏向
性，通过偏向性在基因之间很稳定，从而 成为该物种基因构成的一个稳定特征 通过比较目标基因密码子的组成规律及其 母体基因组密码子组成规律的异同，可推 测该目标基因是否发生了水平转移。 在细菌基因组中，通过检测10-20个蛋白 质基因的序列，可以建立该菌种密码子频 率偏向性选择表。改变一方面反映该菌基 因组的GC含量，另一方面说明该菌密码子 编码的偏向性规律。
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用水平转移目标基因所构建的进化树与用保 守基因或传统分类方法构建的进化树作比较， 从而判断出目标基因是否发生水平转移以及 发生转移的时间和地点。
进化树分析法判定基因水平转移模式图
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► 例如，在家蚕中发现的chi2、gluE和fruA
这三个基因分别与肠道细菌、沙门细菌、 巨大芽孢杆菌等微生物相应基因的氨基酸 序列高度相似；而与家蚕关系较近的线虫、 果蝇、按蚊以及昆虫的类似基因之间的相 似性却很低。这表明家蚕的这三个基因与 肠道细菌、沙门细菌、巨 大芽孢杆菌等微 生物相应基因有共同的祖先，即微生物基 因水平转移到家蚕中。
发现仓鼠的内源反转录病毒IAP编码的 两个基因gag和pol的核苷酸序列与仓鼠 免疫球蛋白结合因子基因的核苷酸序列 编码区相似性高达72%，推测免疫球蛋 白的结合因子基因是通过一个病毒起源 的杂合基因，表明该病毒基因通过内源 反转录病毒IAP的反转录转移到仓鼠中。
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真核生物中的基因水平转移方式
1999年，Jordan等报道了copia反转录转座子
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（五）、特殊系列鉴定法
一般情况下，通过各种机制水平转移的基
因往往拥有特定的重复序列或各种各样的 插入序列等特殊结构，可作为判断基因水 平转移的辅助标准。 细菌中IS（inserted sequence)序列 在插入到宿主基因组中时，一般会使宿主 基因产生9-12个碱基的重复，真核生物 DNA介导的转座子插入到新的位点时，也 使宿主基因组产生几个碱基的重复。
基因水平转移的评判方法和转移方式研究进展
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三种基因水平转移的方式和应用
三种基因水平转移的方式和应用1. 水平基因转移水平基因转移，又称为横向基因转移，指生物体不同个体之间直接相互传递DNA的现象。
这种方式最初被发现于细菌间的基因转移现象中。
水平基因转移的应用1. 制造转基因作物：基因转移技术可以向作物植株中引入一些有益的基因，让作物获得更好的生长和抗病能力。
2. 疗法：通过基因转移技术将健康细胞中的DNA片段转移到病变细胞中，促进患者的康复。
3. 研究：通过引入选定基因到宿主细胞中，以研究这些基因在细胞或生物体中的作用机制。
2. 转座子机制转座子机制，又称跳跃基因，是指某种DNA片段可以从一个位置移动到另一个位置的过程。
这一机制广泛存在于自然界中，可在细胞、组织甚至个体级别上发生。
转座子机制的应用1. 基因工程：通过人为干预，将合适的DNA片段定位到特定细胞中，实现人造基因工程的目的。
2. 基础研究：转座子机制可以帮助我们深入了解人类基因的演化历程、变异机制和功能分布等。
3. 治疗：转座子机制可以帮助研发治疗癌症等疾病的新型药物。
3. 垂直基因转移垂直基因转移，也称垂直遗传，是指基因传递从父母生殖细胞到下一代细胞的遗传方式。
这种方式是自然界中最常见、最基本的基因传递方式。
垂直基因转移的应用1. 基础研究：研究基因在传递和遗传中的机制和规律，对深入了解遗传学和生物学有重要作用。
2. 遗传疾病诊治：垂直基因转移是导致一些遗传疾病的根本原因，通过了解和识别这些基因，可以进行更为精准的治疗和干预。
3. 选育：在畜牧业、农业、林业等行业中，选取带有有益基因的生殖细胞进行交配可以提高新一代物种的生产力和耐逆性。
综上所述，基因水平转移方式的应用非常广泛，除了基础研究以外，还可以用于农业、医学等多种领域，同时也有很多未来发展的潜力。
乳酸菌 基因水平转移
乳酸菌基因水平转移一、引言乳酸菌作为一类在食品、饮料、饲料以及医药等行业有广泛应用的有益微生物，基因水平转移是其遗传变异的途径之一。
在面对外界压力，如抗生素、酸碱度变化等时，乳酸菌通过基因水平转移获取新的基因，从而更好地适应环境。
然而，目前关于乳酸菌基因水平转移的研究还比较有限，对其发生机制、影响因素等方面还存在很多未解之谜。
二、乳酸菌基因水平转移的方式基因水平转移是细菌应对环境压力和增强自身生存能力的一种重要机制，主要通过转化、转导和转座三种方式进行。
转化是指一个细胞将DNA或RNA 传递给另一个细胞的过程，而转导则是由病毒介导的DNA转移过程，转座则是DNA片段在细胞基因组内自主复制和移动的过程。
这三种方式在乳酸菌基因水平转移中都有可能出现。
三、乳酸菌基因水平转移的机制乳酸菌基因水平转移的机制比较复杂，目前仍有一些问题尚待研究。
一般情况下，转化的效率比较低，其成功的机率与供体和受体细胞的同源性有关。
转导的机制则涉及到噬菌体的吸附、注入DNA、DNA的整合、表达和溶菌等过程。
转座子是可在基因组内自主复制和移动的DNA片段，其在乳酸菌基因水平转移中的作用也日益受到关注。
四、乳酸菌基因水平转移的影响乳酸菌基因水平转移对乳酸菌的进化、生态适应和功能调控等方面具有重要意义。
通过基因水平转移，乳酸菌可以获得新的基因，从而产生新的性状或功能，以更好地适应环境变化。
例如，在抗生素存在的情况下，通过基因水平转移获得耐药基因可以使乳酸菌更好地生存下来。
此外，基因水平转移还可以促进不同乳酸菌种间的基因交流和协同进化。
五、未来展望与研究方向目前关于乳酸菌基因水平转移的研究还比较有限，对其发生机制、影响因素等方面还存在很多未解之谜。
未来研究可以围绕以下几个方面展开：一是深入研究乳酸菌基因水平转移的分子机制和调控网络；二是探讨不同乳酸菌种间基因水平转移的规律和特点；三是研究乳酸菌基因水平转移对生态系统和生物工业的影响；四是利用基因编辑技术等手段创制具有优良性状的乳酸菌新种质。
微生物生态学中的基因流和基因转移研究
微生物生态学中的基因流和基因转移研究微生物是我们周围最为常见的生物，它们在地球上的生命活动中占据着重要的地位。
微生物在各种真菌、植物、动物及其生存环境中起到了至关重要的作用，能够解决和控制一些微观地球的问题。
随着技术的不断发展，微生物生态学越来越受到重视，研究微生物的基因流和基因转移更是研究微生物生态学的重要领域。
微生物的基因流和基因转移是指微生物种群之间的基因转移和基因传播过程。
这些过程在微生物质量和环境适应性中发挥了关键作用。
基因流和基因转移可以导致基因多样性的增加，增加了微生物种群的适应性和生存能力。
基因流和基因转移也有助于分解和利用环境中的一些有机物质，增加了微生物在环境中的适应性。
因此，对于微生物，基因流和基因转移是至关重要的。
基因流和基因转移的方式有很多种，其中最常见的是水平基因转移（HGT）。
水平基因转移是指细菌、古菌和真菌之间的基因互换。
在水平基因转移中，基因可以在不同的物种之间转移，并且这种转移可以在相似的和不相似的环境中发生。
基因的传播方式包括转座子、质粒和噬菌体，这些方式使得微生物能够以一种高效而灵活的方式适应环境，并且使它们的适应性更加广泛。
微生物的基因流和基因转移对于人类的健康和生存也具有重要意义。
例如，微生物的抗药性问题就是基因流和基因转移的重要表现形式之一。
许多微生物可以通过水平基因转移，从其他微生物中获取抗生素耐受基因，这就使得抗生素的使用对于病原菌的控制和杀灭变得更加困难。
此外，某些病原微生物也可以通过基因流和基因转移在人类和动物中传播。
因此，对于微生物的基因流和基因转移进行系统研究和管理具有重要意义。
另一方面，对于基因的传递和扩散，也需要我们重新审视微生物生态系统的粘性概念。
微生物的生态系统连续性是指生物体之间的相互影响和相互作用，这意味着微生物的基因在微生物生态系统中的传递和扩散不应被视为无序的、杂乱的单一事件。
相反，它们应该被视作生态系统中各种生物体之间相互作用的自然结果。
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二、基因水平转移的发现历程
1928年英国细菌学家Grifith发现，将非致死
性肺炎链球菌与加热杀死的致死性肺炎链球菌 一起注射到小鼠体内时，非致死性的肺炎链球 菌就成了致死性的。 Grifith猜想非致死性肺 炎链球菌从致死性肺炎链球菌中获得了一种转 化因子。 1944年，Avery等指出Grifith发现的转化因 子是DNA，也就是死去的细菌分解出的DNA 片段，这实际是发现最早的基因水平转移现象。
进化树分析法
碱基组成分析法
选择压力分析法
内含子分析法
特殊系列鉴定法
核苷酸编码偏向性分析法
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（一）、进化树分析法
在亲缘关系较近的物种间，它们的某个特 定基因的某一段序列相似性较高，一般可 以作为基因水平转移的初始证据，物种间 绝大部分基因进化关系与生物分类相符合， 只有少数发生水平转移的基因进化关系与 传统生物分类差异极大，因而进化树上进 化枝的排列就成了判断基因水平转移的重 要标准。
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Delorme等对前庭链球菌(Streptococcus
vestibularis)的几个等位基因以及基因组 特定座位分离情况进行分析, 认为唾液链 球菌(Streptococcus salivarius)和前庭链 球菌是不同的种, 唾液链球菌在某些座位 的多样性高于前庭链球菌, 表明后者是最 近才进化形成的。对其进行分析后发现, 它们之间在研究的9个座位中有3个发生了 基因水平转移。
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朱新宇对具有顶复合器门的原生动物
(Apicomplexan protozoa)的质体样细 胞器—Apicoplast的clpC基因进行分 析, 与该基因在其他质体和细菌中的同 源基因重建clpC基因的系统发生树, 结 果显示细菌伯氏疏螺旋体(Borrelia buigdorferi)基因组的clpC基因整合到 了质体样细胞器中, 发生了由细菌向质 体样细胞器的基因水平转移。
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（五）、特殊系列鉴定法
一般情况下，通过各种机制水平转移的基
因往往拥有特定的重复序列或各种各样的 插入序列等特殊结构，可作为判断基因水 平转移的辅助标准。 细菌中IS（inserted sequence)序列 在插入到宿主基因组中时，一般会使宿主 基因产生9-12个碱基的重复，真核生物 DNA介导的转座子插入到新的位点时，也 使宿主基因组产生几个碱基的重复。
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Diao等发现水稻(Oryza sativa)OS493基因与 法式狗尾草(Setaria fabreii)sf4基因的序列相 似性达到了91%, 其中包括两个内含子部分。 水稻和法式狗尾草的进化分歧时间有5 000万 年, 如此高的内含子序列相似性暗示着狗尾草 和水稻之间发生了基因水平转移。
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（四）、内含子分析法
如果遗传变化差距较大的两个物种的某个特定 基因，不仅其编码区高度同源，非编码区的内 含子也高度同源，则该基因很可能是通过水平 转移而得到的。 Cho等通过Southern杂交技术对单子叶植物 天南星科14属的Cox1基因进行分析，发现6 个属的cox基因中含有1类内含子，进化树分 析表明这6个内含子是通过水平转移得到的。
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（二）、碱基组成分析法
每个细菌物种基因组的GC含量相对来说是 比较稳定的，而且在不同基因间是相对一 致的，它们不受外界因素的影响。 如果某菌株某段特定DNA序列的GC含量明 显高于或低于其基因组的其他部分பைடு நூலகம்就暗 示着该特定DNA序列是通过水平转移从外 源的细菌或其他物种的质粒中得到的。
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用水平转移目标基因所构建的进化树与用保 守基因或传统分类方法构建的进化树作比较， 从而判断出目标基因是否发生水平转移以及 发生转移的时间和地点。
进化树分析法判定基因水平转移模式图
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► 例如，在家蚕中发现的chi2、gluE和fruA
这三个基因分别与肠道细菌、沙门细菌、 巨大芽孢杆菌等微生物相应基因的氨基酸 序列高度相似；而与家蚕关系较近的线虫、 果蝇、按蚊以及昆虫的类似基因之间的相 似性却很低。这表明家蚕的这三个基因与 肠道细菌、沙门细菌、巨 大芽孢杆菌等微 生物相应基因有共同的祖先，即微生物基 因水平转移到家蚕中。
的基因高度相似，并且其编码的氨基酸也没有发 生改变，同时该基因不处于选择压力之下，那么 该基因就可能在两个物种之间发生了水平转移。 判断基因是否处于选择压力主要是考察非同义替 代数目(dN)与同义替代数目（dS)的比率。若某 个基因的dN\dS数值显著大于该基因所在的物种 的保守基因dN\dS值，则表明该基因在进化上不 受选择压力。
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20世纪60年代，在链球菌、嗜血杆菌、奈
瑟菌、芽孢杆菌、蓝细菌和根瘤菌等微生 物中均发现了噬菌体介导的基因水平转移 即转导现象。 直至近代，随着分子生物学技术和理论的 发展，在大量的微生物、动植物之间均发 现了基因水平转移现象。因此，基因水平 转移的概念才被广泛应用。
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三、基因水平转移发生的评判方法
不同细菌物种之间基因组GC含量是不同的，
霍乱弧菌毒力岛的GC的含量是35%，
低于全基因组含量（47%-49%）， 并且与霍乱弧菌以外的其他菌种的 毒力岛的结构相似，也就暗示毒力 岛基因是从其他菌种水平转移而得 来的.
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（三）、选择压力分析法
亲缘关系较远的两个物种中，如果它们某个特定
基因水平转移的评判方法和转移 方式研究进展
基因水平转移的概念 基因水平转移的发现历程 基因水平转移发生的评判方法 基因水平转移方式 基因水平转移在基因组进化中的作用
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一、基因水平转移的概念
基因水平转移(Horizontal genetransfer， HGT).又称横向基因转移或侧向基因转移， 是指在具有生物繁殖隔离的不同物种之间， 或单个细胞的叶绿体、线粒体等细胞器之间， 以及细胞器与细胞核之间所进行的DNA片段 的流动，是不同物种之间或细胞器间基因的 交流，它打破了亲缘关系的界限，使基因能 够在不同的物种之间进行交换。
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Silva等通过对果蝇不同种间保守基因（ADH、
PER、SOD）的dN\dS与相应种间P转座子基 因的dN\dS进行比较，发现P转座子基因的 dN\dS比保守基因的dN\dS高，表明P转座子 基因在进化上不受选择压力作用。又由于P转 座子基因在各种间的同源性很高，推断P转座 子基因在果蝇各种间发生水平转移。