杨树基因组中染色体基因丰度分化及EST序列对基因覆盖度的检测(英文)

高等植物基因组中,大部分序列为非表达序列,基因序列所占的比例很小,了解基因在基因组中的分布是研究基因组结构的一个重要方面。在美国能源部资助下,一个毛果杨无性系的基因组测序已经完成并对公众发布。杨树全基因组序列的完成,为我们了解林木基因组中基因的分布提供了一个特例。在本文中,我们利用泊松分析对杨树基因组中基因在各个染色体上的密度进行了检测,结果表明杨树基因组中各条染色体的基因含量存在显著差异。杨树全基因组测序项目揭示现代杨树基因组起源于一次古全基因组复制事件(称为杨柳科基因组复制),所以杨树基因组不同染色体间存在很大的同源复制片段。但是我们的研究显示,杨树基因组中大多数高度同源的染色体上基因的密度与染色体间的同源性没有明显关系,这说明杨柳科全基因组复制事件后,各个高度同源染色体上的基因发生了流失,且基因流失的速率是不一样的。同时本文还对近九万条毛果杨EST序列进行了比对分析,结果显示这些EST序列覆盖的基因仅占杨树基因组中基因总数的16.8%左右。EST测序虽然是发现基因的一个重要手段,但小规模EST测序对基因的覆盖度很低,所以小规模EST测序的应用价值是有限的。     

植物抗性基因研究新趋势

多种生物基因组的大规模测序结果表明,抗性基因在基因组上成簇存在,从结构基因组、比较基因组、功能基因组与生物信息学等方面论述了植物抗性基因研究的新趋势。     

谱系特有基因研究进展

谱系特有基因(Lineage-specific genes,LSGs)是指在一个谱系中特有并与其他物种谱系所有基因没有明显序列相似性的基因,约为物种基因组全部基因数量的10%~20%,于1996年首次在完成全基因组测序的酵母基因组中大量发现。大规模测序技术的发展使谱系特有基因研究成为比较基因组学的研究热点,已在微生物、海洋低等生物、植物(如拟南芥、水稻、杨树)、昆虫及高等灵长类动物等多个物种或类群中展开,其生物功能对于阐明物种进化历程和生物适应性具有重要意义。文章介绍了谱系特有基因的研究背景和现状,从谱系特有基因获取、基因结构分析、进化起源、生物功能、表达特性分析等方面阐述谱系特有基因的研究进展,分析了存在的问题和后续研究方向,以期为相关研究提供参考。     

节肢动物线粒体基因组研究进展与基因顺序分析

在总结了68种节肢动物线粒体基因组的测序种类、基因组组成、结构及基因排序情况的基础上,特别对节肢动物线粒体基因组基因排列顺序数据进行了详细的分析。线粒体基因组基因排列顺序数据显示六足动物与甲壳动物之间相似,螯肢动物与多足动物相似,这个结果和以前Boore(1998)对节肢动物线粒体基因组顺序分析结果不同,却和核rRNA数据的分析结果一致。     

果蝇基因组与功能基因研究进展

黑腹果蝇Drosophila melanogaster是生物科学研究中重要的模式动物之一。2000年,黑腹果蝇全基因组测序完成,随后基因组序列质量不断完善,对其功能基因进行深入研究,为其他高等动物基因组和功能基因的研究提供了巨大帮助。本文综述了近年来基因组功能元件、比较基因组学等方面的最新研究成果,着重介绍了功能基因在Hh信号通路、细胞凋亡方面的研究进展,并对最新的功能基因研究技术进行了简要概述。     

高通量测序技术结合正向遗传学手段在基因定位研究中的应用

传统的利用正向遗传学方法的基因定位一般是通过构建遗传连锁图谱进行的,该过程步骤繁琐、耗时耗力,很多情形下定位精确度低、区间大。随着高通量测序技术的快速发展以及测序成本的不断降低,多种简单快捷的利用测序手段定位基因的方法被开发出来,包括对突变体基因组直接测序定位、突变体材料构建混池测序定位和遗传分离群体测序构建图谱定位等,还可以对转录组和部分基因组进行测序定位。这些方法可以在核苷酸水平鉴定突变位点,并已推广到复杂的遗传背景中。近期报道的一些测序定位甚至是在不依赖于参考基因组序列、遗传杂交和连锁信息的情况下完成的,这使得很多非模式物种也能开展正向遗传学研究。本文就这些新技术及其在基因定位中的应用进行了综述。     

水稻基因图

水稻基因组计划要完成4张图:遗传图、物理图、序列图以及转录图,它们是进行基因定位与基因克隆的重要工具。水稻是模式植物,其全基因组测序的完成、丰富的遗传资源和多个基因组研究数据库,极大地推动和加速了水稻基因图的绘制。对基因图绘制的原理及在水稻中的应用进行了论述。     

辣椒重要农艺性状相关基因的发掘进展

该文对国内外近年来有关辣椒辣味、颜色、抗病和雄性不育等重要农艺性状相关基因的研究进展进行了概述,指出了目前研究中存在的不足之处及今后研究方向,并介绍了辣椒重要农艺性状相关基因发掘的常规方法,以及随着辣椒基因组测序的完成和第二代测序技术的应用,基因发掘的新技术及其在辣椒基因发掘中的应用及前景。     

水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。     

植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1铁载体分泌相关功能基因的挖掘

【目的】为挖掘优良促生菌(PGPR)菌株,分析和定位功能基因,发现其科学价值和工业化开发,为农业生产服务。【方法】以Bacillus mycoides Gnyt1菌株为材料,采用二代和三代测序技术相结合的研究体系,对菌株进行全基因组测序研究,分析菌株核基因组可能存在的功能基因和菌株分泌铁载体相关的基因。【结果】本研究基因组序列拼接后总长度为5597907 bp,GC百分含量为35.57%,该菌株中与铁载体分泌相关的基因共9条,其中2条基因主要存在于Porphyrin metabolism途径,与细胞内铁的运输代谢有关。【结论】通过全基因组测序,最终确定了与铁载体分泌相关的功能基因为GYT1和GYT2,为下一步基因功能验证奠定了基础。     

基因捕获技术的现状及应用

随着越来越多生物基因组测序的完成,生物医学研究已进入后基因组时代。基因捕获技术由于其在克隆、发现新基因及揭示基因功能方面具有独特的优点,已成为功能基因组时代研究的有力工具,在生物医学研究各个领域的应用日趋广泛。主要对基因捕获技术的原理、分类、一般操作流程、优缺点及基因捕获在发育生物学、新基因鉴定、干细胞分化、肿瘤和生殖医学研究方面的应用作一综述,为相关研究者提供借鉴。     

亚硫酸氢钠测序法检测水稻FIE基因CpG岛甲基化状态

建立了适用于水稻基因组特定基因甲基化检测的亚硫酸氢钠测序法,并利用此方法对FIE2A基因CpG岛部分片段的甲基化差异进行了研究。采用CTAB法提取水稻叶片和胚乳细胞的基因组DNA,经亚硫酸氢钠化学修饰后,针对已修饰的FIE基因序列设计特异引物并结合巢式PCR扩增,TA载体克隆、测序,最后对测序结果进行分析。结果表明巢式PCR能够增加特异性产物的产生,FIE基因CpG岛在对称的CG和CNG位点甲基化水平较高,而在非对称CNN位点甲基化水平最低,此外在叶片中的平均甲基化水平较高。由此表明本研究建立的亚硫酸氢钠测序法适用于水稻基因组特定基因甲基化状态的检测。     

ＥＳＴ在克隆新基因中的应用

随着基因定位（连锁图谱、物理图谱、转录图谱）和ＤＮＡ测序及生物信息技术的迅猛发展,ＥＳＴ已成为人类寻找新的未知基因以及克隆不同时空差异表达基因和疾病相关基因的重要标志物。随着ＥＳＴ数据库的进一步完善,网上克隆和定位候选克隆策略将成为克隆新基因的主要方法,并在虚拟的网上空间将模型生物基因组的研究成果成功地应用于人类基因组的研究中。     

猪CFL2b基因部分序列的克隆及组织表达谱分析

在猪QTL定位基础上,利用比较基因组学原理,参照猪CFL2的cDNA序列,对猪CFL2基因的部分基因组DNA序列进行克隆、测序;利用RT-PCR半定量法检测CFL2基因在不同组织的表达情况.结果显示,所克隆的CFL2基因部分基因组DNA序列长度为2 377bp,包括4个外显子和4个内含子,该基因mRNA序列与已报道的人CFL2b基因序列相似性为89%;猪CFL2基因在多种组织中均有表达,但在骨骼肌和心肌中表达丰度较高.结果表明,本研究成功测序了猪CFL2b基因部分基因组DNA序列,为进一步研究该基因与肌肉发育及生理功能的关系奠定了基础.     

最小基因组研究进展

随着许多生物体全基因组测序的完成,兴起了最小基因组的研究,即一个能营独立生活的生物体最少需要多少个基因。已知最小细胞支原体基因组是研究最小基因组的重要内容,还通过比较多种已测序基因组COG分析最小基因组,目前通过转座子插入基因突主为和同源重组删除基因的分析,进行最小基因组研究。     

酵母基因中断技术

酵母基因中断技术是研究酵母基因功能的重要手段，自80年代初诞生以来经历了不断的改进和发展.PCR介导的酵母基因中断技术，大大简化了操作，实现了酵母基因的精确缺失；酵母基因的多重中断技术，可在酵母内实现多个基因的中断；可进行大规模基因中断和功能分析的酵母基因中断技术，适应了在酵母全基因组测序完成的情况下进行功能基因组学研究的要求.酵母基因中断技术对人类基因功能研究也有很大启示作用.     

鼠衣原体毒力基因的筛选和基因差异型菌株的建立

【目的】探讨鼠衣原体(Chlamydia muridarum,Cm)标准株与减毒株全基因组序列中存在的差异,筛选毒力基因并建立不同基因型的单克隆菌株,为后续致病机制的研究奠定基础。【方法】将Cm标准株G0和减毒株G28以高通量测序法进行全基因组测序,通过全基因组序列比对分析并筛选潜在的毒力相关基因;经空斑形成实验(Plaque assay)在混合菌G0和G28中大量挑取空斑,以毒力靶基因的PCR测序鉴定从G0和G28中筛选含有不同毒力基因型的单克隆菌株。【结果】全基因测序结果显示Cm G0与G28的TC0412、TC0237和TC0668基因明显不同。通过挑取空斑初步筛选了111个空斑样品,通过3个毒力基因的PCR测序鉴定最终获得了G0和G28来源的56个单克隆菌株,并根据TC0412蛋白型分成B3、D1和E1三组,每组中含有TC0237和TC0668基因差异性菌株。【结论】Cm的致病能力可能与TC0412、TC0237和TC0668基因有关,筛选获得的单克隆菌株通过分组匹配后可用于后续的毒力基因功能研究。     

“反向免疫学”与免疫功能基因的发现

人类基因组测序的结束为生命科学领域展开了全新的一章.尽管已经得到了人类基因组的序列,但是隐藏在DNA序列中的功能基因,它们之间的相互作用以及对整个机体的意义大部分有待发掘.近些年来形成的“反向生物学”为免疫功能基因的发现、功能的研究及其应用价值提供了一套全新的技术与思路.     

小鼠Nucleophosmin基因的克隆及基因组结构分析

Nucleophosmin(NPM)是主要的核仁磷酸化蛋白,在一些退行性大细胞淋巴瘤、骨髓增生异常综合征、急性髓性白血病等病人中可见累及NPM基因的染色体易位。建立NPM基因剔除的小鼠模型对于研究NPM基因的生物学功能及其在淋巴瘤及白血病发病中的确切作用有非常重要的意义。为获得包含NPM基因组全长序列的噬菌体克隆,以小鼠NPM cDNA为探针对129S1系小鼠λ噬菌体基因组文库进行筛选,经3轮筛选鉴定出一个包含小鼠NPM基因组全序列的噬菌体克隆。用鸟枪法对这个λ噬菌体克隆全长15．3kb进行了测序,序列经BLAST分析显示,该克隆所包含的129Sl系小鼠NPM基因组序列与GenBank中C57BL／6系小鼠序列约99．8％相同。根据测序获得的基因组序列,应用生物信息学方法对小鼠NPM的基因组结构及NPM基因5’启动子区可能的转录因子结合位点等进行了分析。     

同源重组法构建枯草芽孢杆菌224 yugS基因缺失突变株

从枯草芽孢杆菌224的基因组DNA中分别扩增出溶血样基因yugS的上、下游片段,并利用携带新霉素抗性基因(neor)的重组质粒pMD18-T-neo作为骨架,构建了基于yugS基因位点的基因阻断质粒pMD18-T-neo-yugS,线性化后电转化入枯草杆菌224,从新霉素抗性平板上挑取转化子,通过对基因组的PCR鉴定和核苷酸测序证明,确定转化子yugS156为yugS基因缺失突变株。