插入诱变在拟南芥基因克隆中的应用

随着各种基因克隆方法的建立 ,克隆的拟南芥基因越来越多 ,其中转座子标签和T DNA插入诱变克隆的拟南芥基因的数目最多 ,插入诱变已成为克隆和鉴定很多重要植物基因的方法。     

利用Tn5定位诱变筛选紫云英根瘤菌Exo-变种

利用Tn5定位诱变方法,对质粒Pjb-B5进行Tn5插入诱变,得到10个Tn5在5.9kbB5外源片段上有不同插入位点的质粒TN1-1,TN1-12,TN2-2,TN2-3,TN3-1,TN4-1,TN9-|1,TN10-1,TN13-1,TN14-1。将Tn1-1等分别转移到已经含有不相容质粒Pph1ji的紫云英根瘤菌107菌株中,使之发生同源变换。通过抗性选择及表型鉴别,筛选到3株菌落表型干燥(Muc^-)的酸性胞外多糖(EPS)合成缺陷菌株(Exo^-)107(TN2-2),107(TN10-1),107(TN13-1)\.Southern杂交分析证明这3株变种的Tn5插入确实是同源交换而不是转座产生,表明经过适当改良的Tn5定位诱变法可以应用于紫云英根瘤菌Exo-变种的筛选。     

利用Tn5定位诱变筛选紫云英根瘤菌Exo^—变种

利用Ｔｎ５定位诱变方法,对质粒ｐＪＢＢ５进行Ｔｎ５插入诱变,得到１０个Ｔｎ５在５９ｋｂＢ５外源片段上有不同插入位点的质粒ＴＮ１１,ＴＮ１１２,ＴＮ２２,ＴＮ２３,ＴＮ３１,ＴＮ４１,ＴＮ９１,ＴＮ１０１,ＴＮ１３１,ＴＮ１４１。将Ｔｎ１１等分别转移到已经含有不相容质粒ｐＰＨ１ＪＩ的紫云英根瘤菌１０７菌株中,使之发生同源变换。通过抗性选择及表型鉴别,筛选到３株菌落表型干燥（Ｍｕｃ－）的酸性胞外多糖（ＥＰＳ）合成缺陷菌株（Ｅｘｏ－）１０７（ＴＮ２２）,１０７（ＴＮ１０１）,１０７（ＴＮ１３１）。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析证明这３株变种的Ｔｎ５插入确实是同源交换而不是转座产生,表明经过适当改良的Ｔｎ５定位诱变法可以应用于紫云英根瘤菌Ｅｘｏ－变种的筛选。     

人嗜中性白细胞活化蛋白-1/白细胞介素-8合成基因的修正及修正基因在大肠杆菌中的表达

本文采用寡核苷酸介导的定位诱变技术修正了人嗜中性白细胞活化蛋白-1/白细胞介素-8合成基因中出现的合成错误,在该基因编码区的201位插入了原来缺失的G残基,从而使之恢复正确读框。经对修正基因进行DNA全序列测定,表明定位诱变的结果符合设计要求。在此基础上,利用原核高效表达载体pBV220在P_RP_L串联启动子的控制下在大肠杆菌中对该基因进行了表达,并测定了重组人嗜中性白细胞活化蛋白-1/白细胞介素-8的嗜中性白细胞趋化活性。本工作为开展人嗜中性白细胞活化蛋白-1/白细胞介素-8基因工程及蛋白质工程的研究奠定了基础。     

根瘤菌共生固氮的遗传学研究(二)

2.在根瘤菌研究中成功地运用了转座子诱变技术。转座子(Transposon)是一种特殊的DNA短片段,它带有抗药性基因,并具有在DNA复制子之间转座插入的能力,转座的发生并不需要recA基因产物,一些转座子象Tn 5的转座插入位点的分布是相当随机的,但另一些象Tn 10,它的转座插入似乎具有“热点”(Hot spot),转座子插入到一个新位点时,被插入位点原基因的连续性受到阻断,因而该基因的功     

利用Tn5gusA5对大豆慢生根瘤菌lrp基因的诱变

通过对重组质粒ｐＧＸＮ３００中的 ２．３ｋｂ ＥｃｏＲＩ片段测序分析发现,其上有一完整的ｌｒｐ基因和部分 ｐｕｔＡ基因,与 Ｋｉｎｇ ＮＤ等［１］报道的 Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ的ｌｒｐ基因ＤＮＡ序列有 ８８％同源性。利用 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５定位 诱变方法,对质粒ｐＧＸＮ３００进行插入诱变,得到２．３ｋｂ　ＥｃｏＲＩ片段上有Ｔｎ５ｇｕｓＡ５插入位点的质粒ｐＧＸＮ３００－ Ｔ３８,将ｐＧＸＮ３００－Ｔ３８转移到大豆馒生根瘤苗（Ｂ．ｊａｐｏｎｉｃｕｍ）ＧＸ２０１中,得到的ＧＸ２０１转移接合子与不相容 质粒ｐＰＨ１ＪＩ发生同源双交换。通过抗性及ｇｕｓＡ活性检测,筛选到一ｌｒｐ基因突变株。Ｓｏｕｔｈｅｍ杂交分析证 明这突变株的 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５插入确实是同源交换而不是转座产生,表明 Ｔｎ５ ｇｕｓＡ５ 诱变可以应用于大豆慢生根 瘤菌中的突变林筛选。     

人参多肽基因的酶法体外随机——定位诱变

本文报道了酶法体外随机——定位诱变人参多肽基因的原理和方法。该法把传统的随机诱变和现代的定位诱变融合起来,可灵活控制基因突变的随机性和定位性。我们用双脱氧末端终止法测定了三个突变株的结果证实了该法的合理性和可行性,     

集胞藻的随机插入诱变和光激活异养突变株的筛选

以4－碱基限制性内切酶部分酶切集胞藻PCC6803基因文库总质粒DNA,并插入卡那霉素抗性基因标记,构建了二级随机插入诱变文库。以该诱变文库总DNA转化集胞藻PCC6803,得到大量有抗性标记基因随机插入的转化子,利用这一方法获得了不能进行光激活异养生长的突变株,并克隆了抗性标记基因插入部位DNA片段,在持续光照但加DCMU抑制光合作用的情况下,这些突变株仍然能够利用葡萄糖异养生长,推测突变基因与短时光信号的感应有关。     

植物诱变技术的研究进展

植物诱变技术是指利用外界因素加快物种遗传变异,在短期内获得有利用价值的突变体,为培育新种质、新品种及基因功能的研究等创造条件。相对于自然的选择,诱变技术具有高频率、广突变、周期短等特性。主要论述了常用的化学诱变、物理诱变、空间诱变和生物诱变等诱变手段,并详细介绍了上述诱变技术的诱变机理、生物学效应、常用的诱变方式及其在植物应用中的研究现状。针对现行各种诱变技术的不足提出了今后努力的方向。     

烟草航天诱变突变体变异检测及分析北大核心CSCD

为预测控制烟草重要性状的关键基因并研究航天诱变机理,对经航天诱变选育的烟草突变体材料NC89-M与野生型NC89进行全基因组重测序,测序深度30×,并对各种类型变异进行检测注释。NC89中检测到单核苷酸多态性位点(SNP,Single nucleotide polymorphism)1848013个,小片段插入缺失(Indel,insertion-delection)398922个,结构变异(SV,Structure variation)41969个;NC89-M中检测到SNP 1876219个,Indel 402011个,SV 42699个。NC89-M和NC89对比共得到271655个SNP,分布在8378个基因上,23450个Indel造成2156个基因突变。分析结果表明,NC89-M中SNP变异数目最多,其转换类型和颠换类型的比值为2.053,说明航天诱变对烟草基因组的变异以单碱基突变为主,突变类型以转换为主;在Indel中,插入突变数目明显多于缺失突变,证明航天诱变造成的Indel中以插入突变为主;在SV中,航天诱变主要造成了插入、缺失、倒位、染色体内部迁移和染色体间的迁移5种结构变异类型;变异基因KEGG注释表明,与代谢通路和次生代谢产物合成两方面基因突变数目最多;变异基因功能注释表明,突变体中调控开花时间的MADS-box基因,调控侧生器官发育与叶缘形状的KNOX1基因和萜类化合物合成相关基因等发生了变异。     

烟草航天诱变突变体变异检测及分析

为预测控制烟草重要性状的关键基因并研究航天诱变机理,对经航天诱变选育的烟草突变体材料NC89-M与野生型NC89进行全基因组重测序,测序深度30×,并对各种类型变异进行检测注释。NC89中检测到单核苷酸多态性位点(SNP,Single nucleotide polymorphism)1848013个,小片段插入缺失(Indel,insertion-delection)398922个,结构变异(SV,Structure variation)41969个;NC89-M中检测到SNP 1876219个,Indel 402011个,SV 42699个。NC89-M和NC89对比共得到271655个SNP,分布在8378个基因上,23450个Indel造成2156个基因突变。分析结果表明,NC89-M中SNP变异数目最多,其转换类型和颠换类型的比值为2.053,说明航天诱变对烟草基因组的变异以单碱基突变为主,突变类型以转换为主;在Indel中,插入突变数目明显多于缺失突变,证明航天诱变造成的Indel中以插入突变为主;在SV中,航天诱变主要造成了插入、缺失、倒位、染色体内部迁移和染色体间的迁移5种结构变异类型;变异基因KEGG注释表明,与代谢通路和次生代谢产物合成两方面基因突变数目最多;变异基因功能注释表明,突变体中调控开花时间的MADS-box基因,调控侧生器官发育与叶缘形状的KNOX1基因和萜类化合物合成相关基因等发生了变异。     

转座子挽救法对苜蓿中华根瘤菌与耐盐有关基因的定位

用含Tn5转座子的质粒pRL1063a诱变苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)042BM,得到盐敏感突变株042BML-2。采用转座子挽救法对Tn5插入位点两边的序列进行克隆与测序,获得了1179bp的转座子插入位点侧翼DNA序列。在GenBank中进行序列同源性和基因定位分析,结果表明：转座子插入在一个功能未知的基因内部,此基因长6270bp。研究证明：该基因与042BM的耐盐性有关,并定名为rtsC。氨基酸疏水性分析表明,在RtsC蛋白的N端有两个跨膜区,该蛋白与细菌趋化性相关蛋白的功能域有同源性。并对RtsC蛋白在苜蓿中华根瘤菌042BM耐盐性中的作用进行了讨论。     

紫杉醇产生菌及其工程菌株之间的AFLP遗传差异分析

采用AFLP技术对三株紫杉醇产生菌(HQD33、HQD43、HQD54)及HQD33菌株经复合诱变后再经原生质体诱变得到的两株诱变株UL50-6和UV40-19及其融合菌株J1-3进行了分析,结果表明三株紫杉醇产生菌分属不同的种属,同时首次从分子水平上证实Z35-8,J1-3为两株不同的融合子,为下一步的基因工程育种工作中的基因定位和分子克隆提供丰富可靠的分子标记。     

基因编辑技术在斑马鱼中的应用及研究进展

基因编辑技术通过对特定DNA片段的插入、敲除、修饰或替换等,实现对生物体中目标基因的编辑。与早期基因工程技术将遗传物质随机插入宿主基因组中的方式不同的是,基因编辑技术能够定点需要插入的位置,从而实现对生物体基因组特定位点的准确修饰、人为地改造生物体的遗传信息,目前广泛应用于斑马鱼的基因组学、遗传发育和基因功能研究中。其方法包括诱变技术、Tol2转座子、Morpholino、ZFNs、TALEN和CRISPR/Cas系统等。本研究主要介绍了基因编辑技术的作用机理与发展概况。作为一种精准而高效的基因工程方法,基因编辑技术在近年来得到了飞速地发展。它既可以采用对特定基因的靶向突变来研究基因的功能,也可以通过将功能性基因插入并替代缺陷基因而用于某些遗传性疾病的基因治疗。可以肯定的是,基因编辑技术未来将在基础生物学、医学、生物技术等多个领域具有重要的研究价值和应用价值。     

转座子相关技术在微生物功能基因组研究中的应用

转座子是DNA插入因子的一种,是指能在基因组间或组内跳跃的DNA片段。转座子作为插入突变剂或分子标签已被广泛地应用于基因的分离和克隆,且因其独特的性质已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。这使得转座子无论是在单基因水平还是全基因组水平,都成为细菌、酵母和其他微生物研究的有力工具。简单而有效的体外转座反应可以对一些以往难以进行分析的顽固微生物进行转座诱变分析。而建立在转座子基础上的信号标签诱变技术和遗传足迹法的应用则发现了一些新的病原微生物毒力因子,从而可以更好地对这些病原微生物的致病机理进行阐述。这些再次说明转座子是微生物功能基因组研究中的有力工具。本文综述了转座子及其衍生载体介导的一些技术,并讨论其在微生物功能基因组研究中的应用。     

工业微生物物理诱变育种技术的新进展

物理诱变技术是当今工业微生物育种中最重要、最有效的技术之一。传统的物理诱变技术主要有紫外线、X射线、γ射线诱变等,它们已在包括青霉素、"-淀粉酶等几乎所有的工业微生物菌种的诱变选育中发挥了巨大的作用。多数菌株在多次重复使用传统诱变源时往往出现抗性饱和的现象。太空环境、离子束、激光等是20世纪70～80年代逐渐兴起的新型诱变技术,因它们具有诱变谱广和在一定程度上能克服菌株对传统诱变源的抗性饱和等优点,而广受工业微生物育种工作者的欢迎。现就空间、离子束、激光等诱变育种技术的作用特点、诱变机理、应用及前景进行阐述。     

组学技术在重离子辐射微生物诱变育种中的应用

重离子辐射诱变具有诱变率高、诱变谱宽、突变体易稳定等优势,在微生物育种实践中已得到广泛应用。随着测序技术的发展,对重离子辐射诱变效应的研究可以实现较为全面地了解突变体在基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多个层面的生物学信息。本文综述了利用重离子辐射诱变技术进行微生物育种的研究进展,以及联合高通量测序技术探究重离子诱变产生的生物学效应机理。在此基础上,进一步探讨利用组学方法研究重离子诱变微生物的新思路,旨为重离子诱变微生物育种技术提供参考和建议。     

离子注入诱变莲花突变体分子机理的初步研究

低能离子注入技术作为生物物理诱变的一种新型技术, 在园艺植物育种方面具有很大的应用潜力, 但其诱变的分子机理目前知之甚少。文章对Fe+ 离子注入诱变的白洋淀红莲(Nelumbium speciosum Willd)突变体及其对照的基因组进行RAPD研究, 并将突变体和对照在辐射敏感位点的条带进行克隆测序及DNA序列分析。在已优化好的RAPD体系下扩增, 从110条随机引物中筛选出了10条可以稳定扩增出显著特异条带的引物, 引物多态性为9.09%。将这10条引物扩增出的辐射敏感位点的条带进行克隆测序, 并进行序列比对。结果显示: 突变体的总碱基突变频率为0.87%, 6个突变体的碱基突变频率存在着差异; 碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入, 在检测到的159个碱基突变中, 单碱基置换的频率(61.01%)高于碱基插入或者缺失的频率(38.99%), 在碱基置换中, 转换的频率(44.65%)是颠换频率(16.35%)的2.7倍, 其中C/T之间的转换所占比例最大, A→G和A→T也具有较高的替换频率; 构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱变发生变异, 除了没有C→G的置换外, 每一种碱基都可以被其他的几种碱基所置换, 但是胸腺嘧啶(T)具有较高的辐射敏感性。通过对碱基突变位点周边序列的分析发现, 嘌呤突变位点的周围嘌呤碱居多, 嘧啶突变位点的周围嘧啶碱居多。研究结果为揭示低能离子注入诱变作用分子机理提供了依据。     

常压室温等离子体技术在微生物诱变中的应用进展

微生物是人类赖以生存的重要资源,为提高微生物的生产效率或者赋予其新的生物学功能,需要通过理化方法进行诱变或通过分子生物学技术对其进行定点突变。在目前的理化诱变方法中,常压室温等离子（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）诱变技术具有操作简单、条件温和、安全性高、诱变快速等优点,成为倍受青睐的新方法。基于此,综述了ARTP诱变技术的原理及其在微生物诱变育种方面的应用,以期为选育性能优越的微生物菌种的诱变育种相关研究提供借鉴。     

2008年生命科学7大国内新闻

1.发现生物遗传突变普遍机制 7月20日,《自然》杂志刊登的《真核生物中插入/缺失增加其周围序列的突变率》一文中,南京大学生命科学学院教授田大成、陈建群等提出“Indel诱变假说”,用新发现的“遗传突变的普遍机制”破解了生物学上的诸多悬念。2005年起,他们通过生物信息学技术对人、黑猩猩、恒河猴、小鼠、果蝇、水稻和酿酒酵母等不同类别生物的基因组序列进行了比对分析。研究后发现,DNA的插入／缺失（Indel）会引起其周围一系列的变异。