染色体分选技术在植物学研究中的应用

介绍了染色体分选技术的基本原理和样品处理的基本流程,对根尖分生区采用同步化处理,制备染色体悬浮液,最后通过流式细胞仪的分析与收集获得纯度高、数量多的目标染色体。综述了染色体分选技术在植物学研究中的主要应用,包括物理图谱的构建、DNA分子标记的开发、以及复杂多倍体植物的基因组测序等。通过染色体分选技术的不断完善与发展,应用于染色体分选的探针标记不断开发,以及分选后的染色体DNA纯化和扩增技术的优化,将为多倍体植物如甘蔗等基因组学研究提供更有效的帮助。     

中国仓鼠卵巢细胞(CHO-K1)中期染色体悬浮液的制备及其流式核型分析

流式核型分析是用流式细胞光度术(FCM)定量分析染色体的 DNA 分布,以便得到某种染色体在物种或细胞群体中的频数。其原理是把染色体分散于悬浮液中,用荧光染料对DNA 进行染色后,染色体以百万分之一秒的速度逐个通过激光束的焦点,产生的闪光被接收,并转换为电脉冲后,以频率分布图表示。流式分类是上述方法的延伸,使带有特殊 DNA     

真核生物的基因组织和结构

真核生物的基因组DNA被包装在染色体中。染色体的化学物质是染色质,它是由DNA和核蛋白组成。染色体DNA含有几乎所有真核生物的基因、重复序列和基因间序列。基因是由一段DNA序列组成,有编码序列和非编码序列。真核基因的编码序列是不连续的,它被插入序列分隔,而各真核基因之间则由基因间序列相隔。基因的结构和表达与核内蛋白质有着密切的关系。     

哈氏弧菌dam基因的克隆与分析

利用兼并PCR的方法克隆得到哈氏弧菌T4的DNA腺嘌呤甲基化酶(dam)基因,序列分析表明该基因编码279个氨基酸,与其它已知弧菌的Dam具有较高的同源性,其中与副溶血弧菌Dam的相同性达95%。功能检验表明所克隆的dam基因在大肠杆菌中具有DNA腺嘌呤甲基化酶活性,能够甲基化大肠杆菌染色体DNA GATC序列中的腺嘌呤。运用染色体步移法获得dam基因上游的3251 bp DNA,发现该区域含有3个基因,其与dam在染色体上的相对排列顺序为:莽草酸激酶-脱氢奎尼酸合成酶-damX-dam。对dam上游DNA序列研究发现位于翻译起点ATG上游的78bp、112bp和477bpDNA片段皆具有启动子活性,但前者的活性明显高于后二者。     

染色体高层结构研究

真核细胞染色体的构筑和功能可以说是生物学中一系列没有解决的最重要的问题之一.诸如染色体中DNA序列组织,非活性染色质结构,基因活化表达时染色体结构的变化;在分化组织中活化基因的决定、维持和调控,细胞周期运行过程中染色体结构的调节,DNA复制过程中染色质的去组装和重组装机理,中期染色体结构等问题,都待于探讨研究.近年来由于分子生物学技术、生物化学技术和染色体制备技术的进展,染色体显带技术和染色体电镜技术及各物理、化学手段的应用,使得染色体的生物学研究取得了一定的进展.     

玉米CCT基因家族的鉴定与生物信息学分析

CCT(CO、COL和TOC1)家族基因广泛参与植物花期的调控过程,对植物的生长与发育起着至关重要的作用。本研究以玉米为材料,共鉴定出57个CCT基因,命名为ZmCCT1～ZmCCT57,利用生物信息学方法开展玉米ZmCCTs基因的结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析,还与其他物种的CCT基因家族进行对比分析。结果表明,CCT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中5号染色体分布最多(11个),3、7、10号等染色体分布最少(均只有3个)。CCT基因家族具有相对保守的结构,即每个基因都包含保守的CCT DNA结构,其他少数基因含有其他DNA结构,CCT蛋白的3 D结构含有1个α螺旋与3个β折叠。根据多物种CCT蛋白的进化树分析依据相似性将其分为8个分支,分析结果显示单子叶植物玉米与谷子、二穗短柄草CCT基因保守性更强,亲缘关系更近。本研究为进一步揭示玉米CCT基因家族的功能机制提供了相应的参考。     

用人/啮齿类体细胞杂种系及荧光原位杂交将人类新基因ZNF191定位于染色体18q12.1

本文以锌指蛋白ZNF191全长cDNA为探针,与人/啮齿类体细胞杂种系DNA杂交,将这个新的人类锌指基因定位于18号染色体。又用该cDNA筛选人基因组DNA lambda/DASH文库,以获得的DNA片段为探针,进行人染色体荧光原位杂交(FISH)分析,将ZNF191基因精细定位在染色体18q 12.1区带。依据有关遗传连锁分析和等位基因荧光原位杂交(FISH),将ZNF191精确定位于人染色体18q12.1。通过遗传连锁及染色体杂合性丢失分析.目前已知多种遗传病和肿瘤与这个区域相关。因此,ZNF191基因可作为这些疾病或肿瘤的候选相关基因。     

被子植物DNA去甲基化酶基因的进化分析

DNA甲基化模式和水平取决于DNA甲基转移酶和去甲基化酶的作用,而DNA去甲基化酶在DNA主动去甲基化过程中起到关键作用。文章以已知的10个DNA去甲基化酶基因为参照,鉴定出两种单子叶植物(水稻和高粱)、两种双子叶植物(拟南芥和毛果杨)中所有的DNA去甲基化酶同源基因,其中新鉴定出两类DNA去甲基化酶类似基因DML4和DML5。基于保守的糖苷酶结构域序列的系统进化分析以及基因在染色体上的位置分析表明,植物中DNA去甲基化酶基因存在串联复制、染色体区段复制和全基因组复制而导致基因的新功能化和亚功能化。文章还进一步分析了DNA去甲基化酶基因在不同组织中的表达情况,旨在理解DNA去甲基化酶基因的功能与进化的关系,以期为DNA去甲基化酶基因在植物中的利用提供参考。     

细菌人工染色体的研究和应用

细菌人工染色体 (Bacterialartificialchromosome ,BAC)是第二代大片段DNA的克隆载体系统。因其嵌合率低 ,遗传稳定性好 ,重组DNA容易分离和制备 ,转化效率高等 ,弥补了YAC的不足 ,很快在基因组研究中处于中心地位。近年来 ,已有多种BAC载体被构建出来 ,这些BAC载体在复杂基因组大片段文库的构建 ,基因的图位克隆 ,基因组物理图谱的构建 ,基因和基因组测序 ,基因组织结构分析 ,染色体组织和进化 ,以及基因的遗传转化和调控研究中得到了广泛的应用。     

植物荧光原位杂交技术的发展及其在植物基因组分析中的应用

荧光原位杂交(FISH)是在染色体、间期核和DNA纤维上定位特定DNA序列的一种有效而精确的分子细胞遗传学方法。20年来,植物荧光原位杂交技术发展迅速:以增加检测的靶位数为目的,发展了双色FISH、多色FISH和多探针FISH鸡尾酒技术;为增加很小染色体目标的检测灵敏度,发展了BAC-FISH和酪胺信号放大FISH(TSA-FISH)等技术;以提高相邻杂交信号的空间分辨力为主要目的,发展了高分辨的粗线期染色体FISH、间期核FISH、DNA纤维FISH和超伸展的流式分拣植物染色体FISH技术。在植物基因组分析中,FISH技术发挥了不可替代的重要作用,它可用于:物理定位DNA序列,并为染色体的识别提供有效的标记;对相同DNA序列进行比较物理定位,探讨植物基因组的进化;构建植物基因组的物理图谱;揭示特定染色体区域的DNA分子组织;分析间期核中染色质的组织和细胞周期中染色体的动态变化;鉴定植物转基因。     

哈氏弧菌dam基因的克隆与分析

利用兼并PCR的方法克隆得到哈氏弧菌T4的DNA腺嘌呤甲基化酶(dam)基因,序列分析表明该基因编码279个氨基酸,与其它已知弧菌的Dam具有较高的同源性,其中与副溶血弧菌Dam的相同性达95%。功能检验表明所克隆的dam基因在大肠杆菌中具有DNA腺嘌呤甲基化酶活性,能够甲基化大肠杆菌染色体DNA GATC序列中的腺嘌呤。运用染色体步移法获得dam基因上游的3251 bp DNA,发现该区域含有3个基因,其与dam在染色体上的相对排列顺序为:莽草酸激酶-脱氢奎尼酸合成酶-damX-dam。对dam上游DNA序列研究发现位于翻译起点ATG上游的78bp、112bp和477bpDNA片段皆具有启动子活性,但前者的活性明显高于后二者。     

嗜热四膜虫SPO11基因缺陷型细胞株的基因表达变化分析

有性生殖的关键过程是通过减数分裂产生生殖细胞,而减数分裂的一个重要环节是进行基于DNA双链断裂的同源染色体重组。在同源染色体重组过程中,SPO11蛋白催化产生DNA双链断裂,从而起始同源染色体的重组。因此,研究SPO11基因缺失在减数分裂过程中所引起的基因表达变化有助于在转录组水平上了解该基因的作用。本研究通过对嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)野生型和SPO11敲除细胞株在接合生殖时期2 h、3 h、4 h、5 h四个时间点的转录组进行高通量测序。通过差异表达基因分析和功能富集分析,发现SPO11基因敲除之后嗜热四膜虫在接合生殖时期2 h时,与DNA代谢过程和DNA复制相关基因的表达发生变化,推测SPO11基因敲除导致的减数分裂过程异常可能与DNA代谢过程和DNA复制相关。     

人类特定染色体DNA文库的建立和利用（续）

四、克隆 1.DNA分离和克隆:分选出的染色体(0.2—1.0×10~6)是克隆的原材料,在低浓度时还要离心浓缩。(Los Alamos实验室用多胺法分离染色体,浓缩容易丢失DNA,因此不进行这一步,而是在分选缓     

玉米SAUR基因家族的鉴定与生物信息学分析

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR。SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

微生物流式分选的单细胞样品制备及存活率提高的方法优化

【背景】以流式细胞技术为代表的高通量筛选技术能够高效筛选具有目标性状的微生物工程菌株。在流式分选中微生物的粘连会造成分析数据不准确，分选纯度降低，因此快速简便的单细胞样品制备是流式检测的关键。优势菌大多是通过筛选偶联荧光蛋白的随机突变库获得，阳性率低，杂质和死细胞的自发荧光较强，容易混入分选门内造成存活率降低，亟须提高分选存活率的方法。【目的】建立一种简便的微生物流式分选的单细胞样品制备方法，并通过碘化丙啶(propidium iodide, PI)染色提高分选样品存活率。【方法】分别在大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒状杆菌和酵母菌4种底盘细胞中探索超声波、消化酶、表面活性剂及超声-表面活性剂联合作用4种方式对单细胞制备效率的影响。提高微生物流式分选存活率，用常压室温等离子诱变(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)技术处理含有绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)的酿酒酵母HZ848 (简称HZ848-GFP)，形成不同强度GFP文库后，按照GFP强度分选全细胞和PI染色阴性细胞的前0.5%，统计单细胞存活率。【结果】酵母细胞分散条件为：0.01% Tween-80联合超声1 min，单细胞率达到88%以上，PI染色细胞破损率＜1.4%。谷氨酸棒状杆菌单细胞分散条件为：0.01% Tween-80联合超声5 min，单细胞率达到97%以上，PI染色细胞破损率＜1%。分选存活率结果表明，未用PI染色的酿酒酵母分选后单细胞存活率是4.3%，用PI染色去除死细胞后再分选单细胞存活率是18.3%，后者是前者的4.3倍，且具有显著性差异。【结论】本研究为微生物流式分选建立了一套简单快捷的单细胞样品制备方法，证实了PI染色法能够显著提高分选样品存活率。     

应用光学微操作技术分选单条水稻染色体

报道了一种基于光镊技术的实用的单条染色体分选技术。具体介绍了用光镊与光刀结合、并辅以微吸管分选水稻单条染色体的过程。通过该方法得到的水稻单条染色体样品经过分子克隆,制备出了染色体特异的DNA片段并用于水稻基因组测序工作。还将光学微操作技术与现有的几种分选单条染色体的方法(如玻璃微针挑取、激光弹射以及流式细胞仪等)进行了比较。与这些方法相比,光学微操作方法具有液相环境中分离、操作简易、对染色体损伤小、选择性高、无污染等优点。     

"细胞核是遗传信息库"一节的教学设计

1　教材分析1.1　教学重点　 1)运用资料分析方法 ,阐明遗传信息储存在细胞核中。这部分内容 ,课本通过介绍克隆羊的身世 ,让学生通过分析 ,自己领悟出“细胞核是遗传信息库”,不仅是知识的建构 ,更是科学方法论的教育和探究能力的培养 ,这也正是新课标的亮点和着力点所在。 2 )染色体、DNA和遗传信息之间的关系。因为遗传信息的实质是基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ,基因是 DNA的片段 ,DNA主要位于染色体上 ,因此染色体、DNA和遗传信息之间的关系是本节的另一重点。1.2　教学难点　染色体、DNA和遗传信息的关系是本节课的难点。原因主…     

一种快速有效的枯草芽孢杆菌染色体的提取方法

枯草芽孢杆菌的膜,壁结构较为特殊,且外分泌酶活力较高,这些给染色体的提取造成一定的困难。根据多次提取枯草芽孢杆菌染色体DNA的经验并参考文献^[1-3],改进后得到一种快速有效的提取枯草芽孢杆菌染色体DNA的方法,这一方法为研究枯草芽孢杆菌染色体DNA,构建基因文库及利用PCR方法调取某个基因提供了坚实的基础。     

pBR322-Red介导的E．Coli染色体基因敲入、位点及表达研究

应用pBR322-Red介导的重组工程系统,Kan/sacB选择反选择系统,双链线性DNA重组技术和重叠引物介导的DNA重组技术,将长度为1 653 bp的luc报告基因分别敲入到E.coli W3110染色体lacZ, lacY和lacA基因的位置,建立了一系列具有新遗传表型的菌株：CWL2、CWL4和CWL6。荧光素酶分析表明,外源报告基因luc能在这3个结构基因处有效的组成型表达。为了进一步确定外源基因的表达情况,用霍乱毒素B亚单位基因ctxb替换了lacZ基因,构建了新菌株CWD1。证明了以单拷贝形式存在在大肠杆菌染色体CWD1上的ctxb基因能有效的表达CTB蛋白并能将其分泌至细胞外培养液中。结果初步确定了大肠杆菌染色体上的lac操纵子结构基因位点适合外源基因的敲入和表达。     

转座子衍生基因的演变途径及对生物生长发育的影响

转座子(transposable elements,TEs)是指在基因组上能从同一条染色体的一个位置转移到另一个位置或者从一条染色体转移到另一条染色体上的一段DNA序列。广泛存在于基因组中的转座子通过复制、动员、重组基因片段以及修改原基因结构形成的新基因,被称为转座子衍生基因。该文综述了转座子衍生基因与转座子和常规基因的异同以及转座子衍生基因的演变途径,归纳了转座子衍生基因对宿主基因进化,以及对生物生长发育的影响。