snthr-1Bao稀毛小鼠突变基因的精确定位及克隆鉴定

snthr^-1Bao稀毛小鼠是本实验室培育的呈单基因隐性遗传的突变系小鼠,突变基因已被初步定位于第9号染色体末端;为了精确定位并鉴定snthr^-1Bao稀毛小鼠的突变基因,将(C57BL/6J×snthr^-1Bao)F₁代互交繁殖F₂代小鼠4 400余只,其中稀毛小鼠1 100只,并在2个微卫星、35个可能的简单序列重复标记（simple sequence repeat,SSR）及3个酶切扩增多态性序列（c1eaved amplified polymorphic sequences,CAPS）标记中找到4个合适的基因组标记。利用这些标记及F₂代稀毛小鼠将突变基因精确定位到第9号染色体距着丝粒117.763 kb及119.129 kb之间1.367 Mb的范围内,在其间的21个基因中确定Plcd1为稀毛突变的强力候选基因。通过对基因组的直接测序,发现snthr^-1Bao稀毛小鼠基因组上有一个14 883 bp的缺失,这一缺失包含了Plcd1基因的4—15号外显子及Vill基因的10—19号外显子。推测极可能是Plcd1基因缺失导致snthr^-1Bao小鼠出现稀毛表型。     

在变铅青链霉菌基因组中定域克隆外源DNA的置换性载体及通过反选择获得重组体的模式方法

ΦHAU3^R是变铅青链霉菌66中对噬菌体ΦHAU3显示抗性的基因,已从基因组中获得分离。将基因组中邻近于该基因两侧的一个3.5kb和另一个3.8kb的DNA片段分别以其在染色体上的天然取向插入到一个由pIJ101衍生的质粒pIJ653上,构建成pHZ806。然后在pHZ806上对应于pIJ101复制子的区域中插入一个spc/str抗性基因,同时在3.5kb和3.8kb片段之间插入一个潮霉素抗性基因(hyg),衍生出一个新质粒pHZ808。由于pHZ808中不具有完整的pIJ101复制功能区,所以它不能在链霉菌中复制。然而,在该质粒3.5kb和3.8kb片段之间插入的任何DNA片段,在导入到变铅青链霉菌中后都可借助于3.5kb和3.8kb两个片段与内源染色体的同源区域所发生的双交换而稳定地整入到内源染色体的特定区域(3.5kb和3.8kb片段之间),同时置换出染色体上的ΦHAU3-R基因。发生了这种基因置换的重组子菌株会对噬菌体ΦHAU3变得敏感,这种反选择方法可用来浓缩和初选携带定域插入片段的重组子。已利用潮霉素抗性基因(hyg)作为一个模式基因片段阐明了这种载体和这种在染色体上定域克隆外源基因片段的方法学和适用性。同时,用pHZ808作载体克隆另外的基因片段时还有另一个优越性：hyg可作为报告基因一同参与外源基因片段的定域整合,携带插入片段的重组子除了对噬菌体ΦHAU3显示敏感性以外,还对潮霉素显示抗性。     

油菜质膜水孔蛋白BnPIP1基因启动子区的克隆及初步的功能分析

利用双链接头介导PCR的染色体步行技术, 克隆了油菜质膜水孔蛋白BnPIP1基因上游1.6 kb的调控区域(GenBank登录号为AF472487). 序列分析表明, 该片段中含有种子萌发特异性序列及维管束特异性序列. 将其全长片段及5′端不同长度的缺失片段与gus(uidA)基因连接构建植物表达载体, 转化烟草. GUS组织化学染色表明, 全长1.6 kb片段具有较强的启动子活性. GUS染色主要分布在细胞迅速增生的部位及维管束组织中. 启动子缺失试验的GUS染色结果表明, -1610~-1030 bp区段的缺失使gus基因的表达明显变弱, 推测该区段含有启动子的正调控元件; -1030~-902 bp可能存在强烈抑制基因表达的负调控元件; -902~-19 bp的片段亦可驱动gus基因的高水平表达.     

3号染色体短臂末端两个大片段基因组区域的基因分布与GC含量分析

运用鸟枪法测序技术,得到了位于3p25．1和3p26．1区域、大小分别为328kb和753kb的2个基因组片段,分析各片段的GC含量及重复顺序的分布特征,并研究不同区域内的基因分布密度。结果表明：位于3025．1区域的328kb片段具有较高的GC含量,在此区域内蛋白编码基因分布密度较高,而位于3p26．1区域的753kb片段平均GC含量较低,并且是基因贫乏区域。同时发现：GC—rich的SINE类重复顺序在GC含量较高的区域有较高的覆盖率,相反AT-rich的LINE类重复顺序在GC较低的区域分布较多,基因分布与基因组这一关系的形成是基因与基因组长期共进化的结果。     

酵母甘油醛—3—磷酸脱氢酶(GPD)基因及其启动子的分离和鉴定

以大肠杆菌质粒pBR322为载体进行了野生型酿酒酵母(S.cerevisiae)的基因组克隆。以人工合成的寡聚核苷酸(3’GTGCGTACATAGATAGAGTA5’)为探针进行分子杂交,分离到的阳性克隆经限制性内切酶酶谱、southem杂交分析证实,插入序列中的2．1kb Hind Hi片段含有GPD基因。其中650bpTaq I片段的部分序列分析结果初步表明,该区域可能包含了高表达GPD基因的启动子。     

水稻Osgrp-2基因的结构、表达特性和染色体定位

富含甘氨酸的蛋白质(GRP)是植物细胞壁的一种重要结构蛋白, GRP基因的表达具有组织特异性, 受发育阶段和多种环境因素的调控, 因此GRP基因为植物基因的表达调控研究提供了一个良好的模式. 从水稻基因组文库中克隆了一个新的GRP基因Osgrp-2, 测定了其序列, 并通过5′RACE实验确定了该基因的转录起始位点, 从而界定了约2.4 kb的启动子序列. 还详细分析了Osgrp-2在水稻中的时空表达特性和损伤诱导表达特性. 最后, 将Osgrp-2定位于水稻的第10号染色体上.     

限制和修饰酶基因LlaBⅢ的克隆及分析

Pjw5 66是从丹麦乳酪生产菌株Lactococcuslactissubsp .cremorisW5 6中分离到的 ,一个 2 2 4kb、具有限制和修饰作用的质粒。内切酶ClaⅠ对Pjw5 66不完全消化 ,所得片段与来自于质粒Pvc5的氯霉素抗性基因连接得到一个携带有完整限制和修饰酶基因的质粒pJK1。基因亚克隆分析发现该基因位于约 5kb的SphⅠ HindⅢDNA片段上。序列分析表明该片段包含一个 4572bp的开放阅读框架 ,编码一个由 1576/1584个氨基酸残基组成的蛋白质 ,该基因命名为LlaBⅢ。蛋白质同源性查询发现在该蛋白的N 末端有 7个保守区域 ,与R M系统Ⅰ型和Ⅲ型内切酶有较高同源性 ,在蛋白的中间区域有 4个代表N⁶-腺苷酰甲基转移酶的特征序列 ,而蛋白的C 末端不同于任何已知蛋白。这种具有限制、修饰和可能的DNA识别作用的多功能蛋白 ,可能是一新的R M系统。     

巴西固氮螺菌Yu62draTG基因及其下游区域的克隆与核苷酸序列分析

以Azospirillum brasilense sp74. 0kb draTG片段为探针。自A．Brasilense Yu62的基因文库中克隆了约8kb的draTG同源片段。通过对该片段的Southern杂交分析发现Abrasilense Yu62的draTG基因定位在3．0kb EcoRI-Kpn I片段上,其上游与nifH基因相邻。DNA序列分析结果表明：该片段含有完整的draTG,这两个基因下游还有两个开放阅读框架(ORF3和ORF4,其中ORF4是不完整的),draTG及下游的ORF3推测以一个操纵元的方式转录;在draG及ORF3的上游区域均发现。54依赖型启动子的特征序列(DPE及UAS)．推测它们与draT共转录外,还有可能单独转录。同源比较的结果表明Azospirillum的DraTG是非常保守的．它们在菌株及种间的差异都很小;紧接着drag的ORF3除与A lipoferum和Rhodospirillum rubrum相应位置的ORF同源外,还与Azotobacter vinelandii的ORFl4同源;ORF3下游的ORF4与大肠杆菌的yafj基因有较高的同源性。     

受NaCl诱导的盐藻果糖-1,6-二磷酸醛缩酶cDNA的克隆及其在烟草中的表达

采用快速扩增cDNA末端(RACE)技术, 获得了盐藻(Dunaliella salina)受诱导表达的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶全长cDNA (DsALDP). 蛋白质序列分析发现, DsALDP与许多植物叶绿体的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(AldP)具有较高的同源性(66%~73%). 系统进化分析进一步证明DsALDP与藻类的AldP亲缘关系最近. 就表达谱而言, DsALDP是NaCl诱导下新表达的转录本, 其表达水平随诱导时间的不同而呈显著变化. 筛选的DsALDP cDNA构建到双元载体pBI121并导入农杆菌用以转化烟草, 对4个T₁代转基因植株进行Southern检测, 证明DsALDP已整合入转基因植株的基因组. RT-PCR分析显示DsALDP在这些植株中均得到有效表达. 生物测试表明, T₁-1, T₁-2和T₁-3植株在100~200 mmol/L NaCl下仍保持醛缩酶活性, 且其脯氨酸含量均有不同程度的升高.     

人类基因组北京区域(3pter-D3S3397): 序列完成图与分析

“人类基因组计划” 旨在完整而且高质量地测定人类基因组序列, 将对生命科学研究产生深远的影响. 中国作为“人类基因组计划”的六个参与国之一, 承担了3号染色体3pter- D3S3397区域的测序任务, 该区域被称之为“北京区域”. 北京区域的完成图序列全长17.4 Mb, GC含量为42%, 遗传重组率平均值为2.14 cM/Mb. 在该区域鉴定了122个已知基因和20个预测基因, 并发现了42607个单核苷酸碱基多态性位点. 对北京区域序列完成图的综合分析表明: (ⅰ) 基因密度和GC含量在北京区域的分布与细胞遗传学图谱间成对应关系, 即G-带GC含量高, 基因密度也高, 反之亦然; (ⅱ) 北京区域是3号染色体中平均遗传重组率较高的区域, 在亚端粒区的遗传重组率高达6.14 cM/Mb; (ⅲ) 在GC含量较低的近端粒侧长达1.1 Mb的基因贫乏区域极可能存在与乳腺相关的大基因; (ⅳ) 包括肿瘤、代谢综合症等在内的多种疾病相关基因定位于此区域. 以上分析充分表明, 北京区域在以医学应用为目标的深层次分子生物学研究中具有非常重要的作用.     

籼稻半矮秆基因sd-t(t)的遗传定位及定位区间物理距离的估计

矮秆和半矮秆基因的利用及作用机制一直是作物育种和分子遗传研究的重要内容. sd-t(t)是从籼稻矮秆材料矮泰引-2中发现的一个与sd-1不等位的新半矮秆基因.利用由矮泰引-2与无叶舌标志基因系B30杂交产生的包含474个单株的F₂群体, 将sd-t(t)基因定位在水稻第4染色体上RFLP标记R514和R1408B之间, 距R514和 R1408B的遗传距离分别为1.1和4.5 cM. 利用水稻品系IRBB56 的BAC文库构建了sd-t(t)位点的跨叠克隆群, 并确定 R514与R1408B之间的物理距离大约为147 kb, 为进一步克隆sd-t(t)基因奠定了基础.     

水稻黄单胞细菌Harpin蛋白的遗传多样性及其诱导烟草过敏反应和抗病性功能

利用PCR方法从水稻黄单胞细菌(Xanthomonas oryzae)两个致病变种(pv. oryzae和pv. oryzicola)的12个菌株中, 扩增出了编码诱导植物过敏反应蛋白激发子Harpin的3类hrfA (hypersensitive response functioning factor A)同源基因hrf1, hrf2和hrf3. 同源性分析表明, 这些同源基因推测的编码产物均富含甘氨酸, 缺乏酪氨酸, 在序列的第45位附近的氨基酸都有一个半胱氨酸. Harpin_Xoo由来源于水稻白叶枯病菌的hrfA基因编码, 产物包括两类, 一类代表菌株为JxoⅢ, 其中GGG-GG基序的重复数为3个, 分子量为15.6 kD; 另一类代表菌株为Pxo112, 产物中GGG-GG基序的重复数为4个, 分子量为15.9 kD, 这两个基因分别命名为hrf1和hrf3. Harpin_Xooc由来源于水稻条斑病细菌的hrfA基因编码, 代表菌株为RS105, 其中GGG-GG重复数为2个, 分子量为15.3 kD, 水稻黄单胞菌Harpin分子中的一个半胱氨酸残基是其特有的. 将这3类基因与已报道的hpa1和xop1基因编码的氨基酸序列进行聚类分析, 结果可以将其分为4类, 来源于水稻黄单胞菌的Harpin_Xoo和Harpin_Xooc被分在相邻的两类中. 对3种产物进行比较研究结果, 在相同条件下3个代表菌株JxoⅢ, RS105和Pxo112的hrfA基因(hrf1, hrf2和hrf3)表达蛋白的相对浓度分别为: 0.389, 0.530, 0.083 mg/mL. hrf1, hrf2和hrf3在大肠杆菌(Bl21)中的表达产物(Harpins)在烟草上均能激发过敏反应和诱导抗病性, 其生物活性依次为Hrf2, Hrf1和Hrf3.     

利用长引物嵌套式反向PCR方法克隆雅致枝霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因上游序列

用限制酶EcoRⅠ、KpnⅠ分别对雅致枝霉As32806基因组DNA进行消化,而后在低浓度条件下利用T4DNA连接酶使DNA自身环化。根据已知基因序列,设计一对长度为35nt的长反向引物和两对较短的引物,以基因组连接产物为模板,通过三轮嵌套式PCR反应,获得一长度约为4kb的扩增片段。经序列测定表明得到了Δ⁶-脂肪酸脱氢酶基因上游序列约为1.3kb,初步序列分析显示该序列为一潜在的启动子序列。     

p53对restin基因转录表达的调控作用

restin基因是Zhu等人从全反式维甲酸(all-trans retinoic acid, ATRA)诱导肿瘤细胞分化时克隆得到的一种黑色素瘤抗原相关基因. 前期研究表明, 该基因与细胞周期阻滞有关. 由于p53在细胞增殖调控中占据重要地位, 并且与维甲酸具有诱导关系, 因此本研究试图揭示维甲酸诱导restin基因表达是否与p53有关. 将p53转染真核细胞, 研究restin与p53的表达关系. 结果表明p53能诱导restin基因转录增加. 进一步分析发现, restin基因5¢端上游约2 kb基因组序列中存在p53蛋白结合位点. 扩增该序列构建荧光报告系统, 检测到该报告系统可以接受维甲酸的诱导调控. 在此基础上, 研究p53对缺失p53结合位点的截短体报告质粒和p53结合位点突变后的报告质粒的作用, 结果显示p53调控restin基因的表达与该基因上游序列区中的p53结合位点无关, 推测p53对restin基因的表达调控可能还存在其他分子的相互作用.     

NAC1上游调控区表达特征及其与侧根激素诱导的关系

从拟南芥(Arabidopsis thaliana）中克隆到与侧根原基发生相关的转录因子基因NAC1上游调控区序列,构建由该序列驱动β-葡聚糖苷酶基因(GUS)的植物表达载体并转化烟草(Nicotiana Tabaccum),经筛选获得了在根组织高GUS活性而地上部痕量表达的转基因烟草植株。对转基因植株进行GUS活性和染色分析,结果表明NAC1上游调控区驱动的GUS基因表达具有根部组织特异性,在侧根顶端分生组织区、侧根原基基部和幼嫩侧根基部表达。用IBA,GA₃,GA₄₊₇处理转基因植株根部,NAC1上游调控区驱动的GUS表达均增强,表明生长素、赤霉素可显著诱导NAC1上游调控区的表达,并参与侧根发生的调控。     

家蚕浓核病毒Bm DNV-3（中国株）VD 1基因组结构与转录分析

为了进一步认识家蚕浓核病毒_BmDNV-3（中国株）VD₁基因组的结构和功能,VD1被分离、纯化、克隆到pUC119载体上,完成了基因组全序列的测定。序列分析显示VD₁基因组全长为6543个核苷酸,末端拥有224个核苷酸反向重复序列（ITRs）。VD₁基因组正链含有3个大的开放阅读框（ORF1-3）,负链含有1个大的开放阅读框（ORF4）。比较BmDNV-3的 VD₁和BmDNV2 (Yamanashi isolate) 的VD₁基因组全序列,两者同源性为98.4%,并且有107个碱基的替代和1个碱基插入,氨基酸突变集中在VD₁ ORF3和VD₁ORF4。Northern杂交结果显示：VD₁的左边正链上有1.1kb和1.5kb两个转录本,右边的负链上有一个3.3kb转录本。3′和5′-RACE结果显示：1.1kb转录本开始于nt 290,结束于nt 1437;1.5kb转录本开始于nt 1423,结束于nt 2931;3.3kb转录本开始于nt 6287,结束于nt 2922。 正链上15kb转录本和负链上3.3kb转录本拥有10个核苷酸的3′端的共同序列。研究结果显示该病毒基因转录与已报道的其它浓核病毒存在较大的差异性。     

口蹄疫病毒China/99基因组RNA序列测定及比较分析

测定了1999年我国口蹄疫流行毒株(China/99, Tibet)基因组全序列, China/99基因组RNA全长8173个核苷酸(nt), 开放阅读框含盖6999 nt, 编码2332个氨基酸的聚合蛋白. 5′和3′非翻译区(UTR)分别长1081和93 nt. China/99与12株参考株基因组序列比较发现: China/99与英国2001年流行毒、海南和西藏1999年流行毒1d基因的序列同源性高达97%以上, 均属泛亚毒株; 在牛和猪FMDV的功能未知区、p2和p3区存在较为显著的核苷酸序列差异, 3a基因最为显著; l, 1a, 1b, 2a, 2c, 3b和3d基因没有核苷酸缺失或插入现象, 属于病毒必需基因; 口蹄疫病毒S片段、功能未知区和内部核糖体进入位点(IRES)二级结构均可分为3种类型. S片段和3′UTR折叠成一个三叶草类似结构.     

志贺菌福氏2a毒力大质粒DNA全序列的测定与基因分析

对志贺菌福氏2a 301株的毒力大质粒pCP301的DNA全序列进行了测定, 并进行了结构分析. 结果表明, pCP301 DNA全序列由221618个碱基对组成, 基因分析共确定了272个开放读码框架(ORF), 经过与基因数据库比较, 其中194个ORF与已知基因或编码产物具有高同源性, 61个ORF同源性较低, 其余17个为新确定的未知功能的ORF. pCP301中的基因主要包括: (ⅰ) 与细菌毒力有关的ipa-mxi-spa, osp和iph基因; (ⅱ) 与调控有关的vir基因; (ⅲ) 与质粒的维持、稳定和DNA代谢有关的mvp, stb, rep和par等基因; (ⅳ) 转座酶编码基因. pCP301中的插入序列总长68 kb, 占全序列的 30%, 提示pCP301在细菌生长与进化过程中发生了多次基因重排. 研究结果对揭示志贺菌的致病机理及大质粒的遗传与进化有重要意义.     

头状链轮丝菌染色体复制起始区的克隆和对变铅青链霉菌的转化

头状链轮丝菌(Streptoverticillum caespitosus) ATCC27422是抗肿瘤药物——丝裂霉素A的产生菌,根据高GC含量革兰氏阳性菌染色体复制起始区两端基因序列的保守性,采用PCR方法从该菌中克隆了一段包含染色体复制起始区(oriC)的1.3 kb片段。序列分析发现,克隆片段与天蓝色链霉菌的oriC及邻近区域的同源性达80％以上;头状链轮丝菌oriC中含有22个DnaA-box,保守序列为TTGTCCACA。以克隆片段构建的质粒可以跨属转化变铅青链霉菌(S. lividans)ZX7,原生质体转化效率为3.2×10²个/μgDNA;质粒在S. lividans ZX7中能以低拷贝形式稳定存在;转化子的菌落和菌丝形态均正常。头状链轮丝菌oriC序列与几种链霉菌的oriC有较高的同源性,以及在变铅青链霉菌中仍具有复制起始活性等说明链轮丝菌属与链霉菌属在系统发生上关系较近;但采用最大似然法分析oriC序列构建的头状链轮丝菌与几种链霉菌的系统进化树表明,头状链轮丝菌与几种链霉菌之间的分化距离远大于链霉菌之间的分化距离。该证据支持链轮丝菌属的独立分属。