栽培高粱、甜高粱和拟高粱比较基因组原位杂交分析

用一种植物的总基因组DNA与近缘或远缘物种的染色体杂交,可以研究植物近缘或远缘物种基因组进化关系。以拟高粱总基因组DNA为探针,对栽培高粱、甜高粱基因组进行杂交,结果表明栽培高粱、甜高粱和拟高粱基因组中重复序列存在很大的同源性,基因组进化关系表现出保守性。栽培高粱与拟高粱基因组间重复序列的同源性要比甜高粱与拟高粱间重复序列的同源性高。     

FISH分析栽培高梁×拟高梁、甜高梁×拟高梁的染色体行为

采用荧光原位杂交技术对45SrDNA在栽培高梁×拟高粱、甜高梁×拟高梁F,的有丝分裂和减数分裂染色体进行定位研究。在有丝分裂中期染色体上2个杂种分别检测到2个杂交信号,在减数分裂粗线期、终变期、中期Ⅰ染色体上45SrDNA位于一个二价体上,说明这两个杂种携带45SrDNA的染色体为同源染色体。根据45SrDNA位点随细胞减数分裂过程的位置变化,表明这两个杂种染色体配对行为正常,平均构型为2n=2x=20（10Ⅱ）,证明45SrDNA可作为染色体的一个识别指标间接地观察细胞减数分裂过程染色体的变化行为。     

FISH分析栽培高粱×拟高粱、甜高粱×拟高粱的染色体行为

采用荧光原位杂交技术对45S rDNA在栽培高粱×拟高粱、甜高粱×拟高粱F1的有丝分裂和减数分裂染色体进行定位研究。在有丝分裂中期染色体上2个杂种分别检测到2个杂交信号, 在减数分裂粗线期、终变期、中期Ⅰ染色体上45S rDNA位于一个二价体上, 说明这两个杂种携带45S rDNA的染色体为同源染色体。根据45S rDNA位点随细胞减数分裂过程的位置变化, 表明这两个杂种染色体配对行为正常, 平均构型为2n=2x=20(10Ⅱ), 证明45S rDNA可作为染色体的一个识别指标间接地观察细胞减数分裂过程染色体的变化行为。     

西瓜与近缘种亲缘关系的比较基因组原位杂交分析

物种间亲缘关系的研究是杂交育种的理论基础,野生西瓜在西瓜育种中具有重要作用,然而目前对西瓜属物种间亲缘关系的研究十分有限,而且对西瓜属物种的分类问题还存在分歧.比较基因组原位杂交是分析物种间亲缘关系的有效手段,本研究以西瓜基因组DNA作探针,分别对缺须西瓜、热迷西瓜、药西瓜和诺丹西瓜有丝分裂中期染色体进行了比较基因组原位杂交分析,揭示了西瓜属物种间的亲缘关系,同时对分类地位尚存在争议的诺丹西瓜的归属问题进行了分析,发现诺丹西瓜和甜瓜之间具有非常近的亲缘关系,本研究结果为西瓜与近缘种间的远缘杂交提供了重要的理论依据.     

栽培稻—药用野生稻杂种F1及回交后代的基因组原位杂交鉴定

以ｄｉｇｏｘｉｇｅｎｉｎ标记的药用野生稻总ＤＮＡ作探针,未标记的栽培稻总ＤＮＡ封阻,地栽培稻－药用野姓稻Ｆ１及回交皇代材料根尖体细胞染色体制片进行基因组原位杂交,鉴定出３个双单体异源附加系和４个单体异附加系。当标记探针用ａｎｔｉ－ｃｄｉｇｏｘｉｇｅｎｉｎ－ＰＯＤ和ＤＡＢ检测时,药用生稻染色体显棕色,栽培稻染色体则因Ｇｉｅｍｓａ.地染而显浅蓝色;标记探针用ａｎｔｉ－ｄｉｇｏｘｉｇｅｎｉｎ－ＦＩＴＣ检     

拟南芥DNA探针的比较基因组原位杂交揭示的拟南芥与远缘植物基因组间的同源性

采用生物素标记的拟南芥基因组DNA探针在75%杂交严谨度下对双子叶植物番茄、蚕豆和单子叶植物水稻、玉米、大麦的染色体进行了比较基因组荧光原位杂交（comparative genomic in situ hybridization,cGISH）分析,以揭示拟南芥与远缘植物基因组间的同源性.cGISH信号代表了拟南芥基因组DNA中的重复DNA与靶物种染色体上同源序列的杂交.探针DNA在所有靶物种的全部染色体上都产生了杂交信号.杂交信号为散在分布,并呈现随基因组增大,杂交信号增多,且分布更加分散的趋势.所有靶物种的核仁组织区（NOR）都显示了明显强于其他区域的杂交信号,表明拟南芥基因组DNA探针可用于植物NOR的物理定位.在所有的靶物种中,信号主要分布在染色体的臂中间区和末端,着丝粒或近着丝粒区有少数信号分布.大麦染色体显示了与C-和N-带不同的独特的cGISH信号带型,表明此探针可用于不同植物染色体的识别.这些结果表明,拟南芥基因组与远缘植物基因组之间,除rDNA和端粒重复序列外,还存在其它同源的重复DNA;一些重复DNA序列在被子植物分歧进化为单子叶和双子叶植物之前就已存在,虽经历了长期的进化过程,至今在远缘物种之间仍保持了较高的同源性.结果还提示,大基因组中古老而保守的重复DNA在进化过程中发生了明显的扩增.     

基因组原位杂交鉴定栽培稻与广西药用野生稻杂交后代染色体构成

广西药用野生稻（Ｏｒｙｚａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ）具有多种优良特性,是水稻遗传育种的重要种质资源之一。本实验以ｂｉｏｔｉｎ标记的的药用野生稻总ＤＮＡ作探针,未标记的载培稻（Ｏｒｙｚａｘａｔｉｖａ）总ＤＮＡ作封阻,以ＨＰ－ＤＡＢ系统进行信号检测,对栽培稻与广西药用野生稻的杂种Ｆ１植株的根尖染色体制片进行了基因组原位杂交。采用封阻比例１：２０～３０时,杂交效果较９为理想,药用野生稻的１２条染色体显深     

基因组原位杂交鉴定栽培稻与广西药用野生稻杂交后代染色体构成

广西药用野生稻 (Oryza officinalis)具有多种优良特性 ,是水稻遗传育种的重要种质资源之一。本实验以 Biotin标记的药用野生稻总 DNA作探针 ,未标记的栽培稻 (Oryzasativa)总 DNA作封阻 ,以 HRP- DAB系统进行信号检测 ,对栽培稻与广西药用野生稻的杂种F1植株的根尖染色体制片进行基因组原位杂交。采用封阻比例 1∶ 2 0～ 30时 ,杂交效果较为理想 ,药用野生稻的 1 2条染色体显深棕色 ,而栽培稻的 1 2条染色体着色很浅。在有丝分裂间期的细胞核中 ,也检测到大量杂交信号分布于核的周边。     

基因组原位杂交的新进展及其在植物中的应用

基因组原位杂交 ( Genomic in situ hybridization GISH)是 2 0世纪 80年代末发展起来的一种原位杂交技术。它最初应用于动物方面的研究[1 ] ,但很快被植物方面所借用 ,并且使用频率高于动物方面的研究。它采用来自一个物种的总基因组 DNA作为标记探针 ,用另一物种的总基因组 DNA以适当的浓度进行封阻 ,在靶染色体上进行原位杂交。在封阻DNA和标记 DNA探针之间 ,封阻 DNA优先与一般序列杂交 ,剩下的特异性序列主要被标记探针所杂交。在此基础上 ,人们先后发展了荧光基因组原位杂交、多色基因组原位杂交和比较基因组原位杂交等技术 ,…     

栽培种西番莲基因组序列及比较基因组分析

栽培种西番莲是中国南方广泛种植的果树,但是其基因组信息尚不清楚,严重制约了西番莲分子遗传学研究。本研究利用高通量测序得到的14.1 Gb原始数据及165.7 Mb组装到Scaffold水平、代表栽培种西番莲基因组的序列进行生物信息学分析。结果表明,西番莲基因组中含有大量的简单序列重复(simple sequence repeats, SSR)。通过与木薯和桃树基因组比对,西番莲基因组有23 053个预测基因。利用NR、Swiss Port、KEGG、InterPro、Pfam和GO数据库,西番莲预测基因能比对到282个植物基因组上。利用GO数据对注释基因的功能进行归类,即Biological process、Cellular component和Molecular function,再细化为41个二级功能,大部分基因与碳水化合物、有机酸、脂等代谢途径相关。KEGG通路富集将基因功能分为5大类19个二级功能,众多基因与新陈代谢通路相关,其中最大一类是碳水化合物代谢相关基因。通过基因家族的聚类分析,栽培种西番莲12 767个基因可以聚类到9 868个基因家族中,平均每个家族包含有1.29个基因,同时有291个特有基因家族。在进化关系中,栽培种西番莲与毛果杨和蓖麻的亲缘关系较近。本研究为西番莲的基因功能研究和分子育种奠定基础。     

自身基因组原位杂交揭示植物基因组重复DNA沿染色体的分布

重复DNA沿染色体的分布是认识植物基因组的组织和进化的要素之一。本研究采用一种改良的基因组原位杂交程序,对基因组大小和重复DNA数量不同的6种植物进行了自身基因组原位杂交(self-genomic in situ hybridization,self-GISH)。在所有供试物种的染色体都观察到荧光标记探针DNA的不均匀分布。杂交信号图型在物种间有明显的差异,并与基因组的大小相关。小基因组拟南芥的染色体几乎只有近着丝粒区和核仁组织区被标记。基因组相对较小的水稻、高粱、甘蓝的杂交信号分散分布在染色体的全长,但在近着丝粒区或近端区以及某些异染色质臂的分布明显占优势。大基因组的玉米和大麦的所有染色体都被密集地标记,并在染色体全长显示出强标记区与弱标记或不标记区的交替排列。此外,甘蓝染色体的所有近着丝粒区和核仁组织区、大麦染色体的所有近着丝粒区和某些臂中间区还显示了增强的信号带。大麦增强的信号带带型与其N-带带型一致。水稻自身基因组原位杂交图型与水稻Cot-1DNA在水稻染色体上的荧光原位杂交图型基本一致。研究结果表明,自身基因组原位杂交信号实际上反映了基因组重复DNA序列对染色体的杂交,因而自身基因组原位杂交技术是显示植物基因组中重复DNA聚集区在染色体上的分布以及与重复DNA相关联的染色质分化的有效方法。     

亚比棉基因组原位杂交及核型分析

亚比棉异源四倍体是山西农业大学棉花育种组于上个世纪80年代用A染色体组亚洲棉(Gossypium.arboreum)(迁西小黑籽)与G染色体组野生棉比克氏棉(G.bickii)杂交成异源二倍体后,又经过加倍而获得的.亚比棉异源四倍体不仅育性得到恢复、结铃正常,而且成功地将比克氏棉的优异性状--种子腺体延缓形成转育到亚比棉中.这为实现棉花综合利用和提高抗虫性创育了新的育种材料.在随后的多年中,山西农业大学棉花育种组对亚比棉异源四倍体进行了广泛的细胞形态学研究,对其核型做了分析.然而,仅依据形态学和普通的核型图像,还不能确定该异源四倍体棉种中比克氏棉G染色体(亚)组在核型中的表现.该文以比克氏棉gDNA为探针,亚比棉异源四倍体根尖体细胞染色体为靶细胞染色体,封阻材料为亚洲棉(迁西小黑籽),进行亚比棉基因组原位杂交(Genome in situ hybridization,GISH)及核型分析.从获得的图像中可以清晰地发现有52条染色体,其中有/无杂交信号的各一半,这直观地证实了人工复合亚比棉杂交种确为异源四倍体,而且是双二倍体.A亚组与G亚组染色体长度存在交替排列.亚比棉异源四倍体基于GISH图像的核型公式为2n=4x=52=46m(4sat)+6sm(4sat).A亚组和G亚组染色体上各有2对随体.G亚组染色体中至少有5对双重显色明显的染色体,意味着可能有A亚组染色体的交换,而A亚组染色体中只观察到或多或少的探针红色荧光信号,由于分辨率不够而难于定量分析.进一步以45SrDNA为探针,以鲑鱼精DNA作为封阻DNA,对亚比棉异源四倍体进行45SrDNA-FISH,实验表明,亚比棉异源四倍体有14个NOR(核仁组织区)信号,说明亚比棉异源四倍体有14个随体,即7对随体.比克氏棉对亚洲棉的GISH结果显示,在有亚洲棉DNA封阻的条件下,亚洲棉靶细胞染色体无任何杂交信号,说明比克氏棉与亚洲棉染色体之间不存在较大的同源或相似序列.     

普通小麦三个基因组之间的遗传关系及原位杂交分析

以普通小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）的３个可能的二倍体供体种（乌拉尔图小麦（Ｔ．ｕｒａｒｔｕＴｈｕｍ．）拟斯卑尔脱山羊草（ＡｅｇｉｌｏｐｓｓｐｅｌｔｏｉｄｅｓＴａｕｓｃｈ）和粗山羊草（Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉＣｏｓｓ．）的基因组ＤＮＡ为研究对象,通过它们之间的相互杂交,比较杂交强度以及泳道中带纹的不同,并结合部分ＤＮＡ重复序列在基因组间含量差异的数据,得出结论：Ａ＾ｕ和Ｄ基因组的关系     

双探针原位杂交揭示稻属BB,CC和EE基因组之间的分化

利用双探针原位要交技术,揭示了稻属Ｏｒｙｚａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ复合体中ＢＢ、ＣＣ和ＥＥ基因组之间的分化。以标记的ＢＢ基因组（来自二倍体的Ｏ．ｐｕｎｃｔａｔａＫｏｔｅｃｈｙ ｅｘ Ｓｔｅｕｄ．）的总ＤＮＡ为探针,同ＢＢＣＣ基因组（Ｏ．ｍｉｎｕｔａＪ．Ｓ．Ｐｒｅｓｌ．ｅｔ．Ｃ．Ｂ．Ｐｒｅｓｅｌ）的中期染色体杂交,结果表明,ＢＢ基因组的ＤＮＡ探针同与四倍体Ｏ．ｍｉｎｕｔａ中的ＢＢ基因组的染色体之间     

拟柱孢藻N8全基因组测序及磷吸收转运通路的比较分析

为从分子水平解析热带特征性蓝藻-拉氏拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii,简称拟柱孢藻)环境适应机制,研究以广东省镇海水库中分离的拟柱孢藻藻株N8为材料,采用PacBio单分子实时测序技术(Single Molecule Real-Time, SMRT)进行测序,并初步进行全基因组特征的比较分析。结果显示拟柱孢藻N8全基因组大小为3.857 Mb, GC含量为40.13%,预测编码基因个数为3598个,在COG、KEGG和GO数据库中注释到的基因数分别为2429、1664和2244个。N8藻株与美国国立生物技术信息中心(NCBI)上公布的27株拟柱孢藻基因组大小和GC含量基本一致,但N8的编码基因数最多。基于拟柱孢藻全基因组单拷贝基因的系统进化树表明N8藻株与韩国藻株GIHE 2018的亲缘关系最近。N8藻株的基因组中未发现拟柱孢藻毒素(CYN)和石房蛤毒素(STX)合成酶基因簇,表明该藻株不产蓝藻毒素CYN和STX。对N8藻株和其他7藻株的磷吸收转运通路比较分析表明,这些藻株均拥有较为完整的磷吸收转运基因(双组分调节系统、低亲和力无机磷转运基因、高亲...     

优化菌落原位杂交体系筛选野生稻基因组文库

菌落原位杂交仍是当今筛选基因组文库的重要方法之一,但难以保持背景清晰和阳性杂交点明显的稳定的杂交体系.通过对杂交膜不同处理方法的对比,表明利用溶菌酶处理杂交体系进行菌落原位杂交筛选,其杂交结果背景较干净,且能根据杂交信号的强弱很清晰地显色阳性黑点.采用该法筛选野生稻基因组文库,已筛选出22个阳性克隆,并测序分析均为阳性克隆.     

栽培稻与疣粒野生稻杂种F1代的基因组原位杂交鉴定

生物素标记的疣粒野生稻总DNA作探针,未标记的栽培稻总DNA封阻,对栽培稻与疣粒野生稻杂种F1体细胞染色体进行基因组原位杂交（Genomic in situ hybridization,简称GISH）分析。FITC检测表明,杂种细胞中来自瘛发粒野生稻的染色体有较多的黄色或黄绿色荧光信号,来自栽培稻的染色体只检出很少的信号。每条疣粒野生稻染色体上信号点所占的总的区域只是染色体的一小部分,表明疣粒野生稻染色体与栽培稻染色体的DNA序列大部分是同源的。     

芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥杂种基因组原位杂交分析

原产于非洲的埃塞俄比亚芥(Brassica carinata,2n=34,BBCC)具有适应于炎热干旱地区种植等特点,是改良我国芥菜型油菜(B.juncea,2n=36,AABB)的重要种质资源。本研究用基因组原位杂交方法(GISH,Genomic in situ hybridization)分析了芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥种间杂种花粉母细胞的染色体分离,发现在后期I染色体主要以17∶18类型分离,其次是16∶19,染色体落后现象偶然发生,其中B染色体组以8∶8的分离比率较高,表明不同来源的B染色体可正常配对分离。本研究表明,芥菜型油菜与埃塞俄比亚芥远缘杂交,通过染色体同源重组(B染色体间),以及部分同源染色体配对交换的方式(A、B、C基因组间),有可能将埃塞俄比亚芥优良遗传成分转移到芥菜型油菜中。     

麦类作物体细胞基因组原位杂交(GISH)效果影响因素的分析

以八倍体小滨麦、八倍体小黑麦、八倍体小偃麦、小麦-中间偃麦草双体异附加系为实验材料对影响麦类作物体细胞GISH技术实验效果的因素进行分析,研究结果表明:细胞分裂相多、染色体分散良好、无杂质影响的高质量的染色体制片是取得理想实验效果的基础;探针DNA浓度与封阻DNA浓度的比例及杂交后洗脱条件的控制是取得理想实验效果的关键。此外,还对麦类作物体细胞基因组原位杂交实验中出现的染色体丢失、外源染色体无杂交信号、杂交信号的强弱、杂交信号过多(杂交背景重)或过少、噪音信号及杂交污点产生的原因进行了分析,并提出了相应的解决方法或注意事项。     

枯草芽孢杆菌N2-10的基因组测序和比较基因组分析

【背景】枯草芽孢杆菌N2-10是一株具有较强抑菌能力且能产纤维素酶等多种水解酶的革兰氏阳性菌,在发酵饲料中具有较大的应用潜力。【目的】通过获得枯草芽孢杆菌N2-10的全基因组序列信息,进一步解析菌株次级代谢产物合成基因信息,并通过比较基因组学分析菌株N2-10与模式菌株的差异性,为阐明N2-10抑菌和益生机制提供理论基础。【方法】通过二代Illumina NovaSeq联合三代PacBio Sequel测序平台,对菌株N2-10进行全基因组测序,将测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释,并利用比较基因组学分析N2-10与其他菌株的差异。【结果】菌株N2-10基因组大小为4 036 899 bp,GC含量为43.88%;共编码4 163个编码基因,所有编码基因总长度为3594369bp,编码区总长度占基因组总长度的89.04%;含有85个tRNA、10个5S rRNA、10个16S rRNA、10个23S rRNA,以及2个CRISPR-Cas、1个前噬菌体和6个基因岛;在GO (gene ontolog)、COG (clusters of orthologous groups of...