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。     

用电镜技术证明伍氏游仆虫大核染色体DNA端粒含倒转重复序列

游仆虫(Euplotes)大核的基因组由数以千计的染色体片段组成,其染色体DNA均为20kbp以下的小分子,经变性——局部复性处理和DNA大分子展层,在电镜下显示为单链环形结构,从而直观地证明了染色体DNA端粒序列含有倒转重复序列。     

赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)中一个染色体标记的克隆与鉴定

通过构建Cot-1 DNA文库以及利用荧光原位杂交技术,从赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)中克隆获得一个在染色体多个部位具有点状杂交信号的重复序列。进一步对该序列在赖草基因组进行克隆和分析表明该序列为一个具有90 bp的重复单元(p Ls-90),并在基因组中呈串联状排列。利用p Ls-90对赖草进行分子核型分析,结果表明:p Ls-90在染色体的着丝粒、近着丝粒、臂间以及近端粒区均有分布,而且在每对染色体上信号分布模式不尽相同,结合染色体臂比可以清楚地对赖草的14对(28条)染色体进行识别。p Ls-90不仅可作为赖草种质鉴定和利用中染色体识别的理想标记,也可作为研究小麦族不同物种染色体组进化的有力工具。     

秦岭羚牛高度重复序列DNA片段的分子克隆和序列分析

羚牛(Budorcas taxicolor)属偶蹄目(Artiodactyla)、牛科(Bovidae),为我国一类大型珍贵保护动物。我们从其基因组中克隆得到若干约800bp的BamHI高度重复序列并对部分克隆进行了序列测定,发现它们显示了很高的同源性。利用其中一个单元为探针,对限制酶消化后的羚牛基因组DNA作杂交分析,发现其杂交谱带不具有个体及亚种间特异性,说明该重复序列在羚牛基因组中具有保守的分布和排列。在牛科动物中,羚牛BamHI片段与绵羊属和山羊属的相关序列具有高度同源性,而与水牛和家牛序列差异较大。这些结果为羚牛与羊亚科物种亲源关系较近的分类学观点提供了分子生物学证据。有证据表明,这些片段可能代表羚牛染色体着丝点的卫星DNA单体。     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明 ,多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列 ,其在多倍体形成时常表现出不稳定性。这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用。为进一步研究这一问题 ,对通过染色体显微切割从普通小麦 (TriticumaestivumL .)中分离的 5个 7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究。以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析。结果表明 ,这些序列可被分为两种类型 :其中的 4个序列与所有的多倍体物种均杂交 ,但是在二倍体水平上 ,它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交 ,这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的 ,然后垂直传递给多倍体 ;其中的 1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交 ,暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了。用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明 ,序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关。认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用。     

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.     

普通小麦7B染色体两类低拷贝专化DNA序列的特性

研究表明, 多倍体小麦基因组中存在一类低拷贝、染色体专化的DNA序列, 其在多倍体形成时常表现出不稳定性.这类序列被认为在异源多倍体的建立和稳定中起着关键作用.为进一步研究这一问题, 对通过染色体显微切割从普通小麦( Triticum aestivum L.)中分离的5个7B染色体专化DNA序列的特性进行了研究.以这些序列为探针对大量的多倍体小麦和它们的二倍体祖先物种进行了Southern杂交分析.结果表明, 这些序列可被分为两种类型:其中的4个序列与所有的多倍体物种均杂交, 但是在二倍体水平上, 它们却只与和多倍体小麦B基因组紧密相关的物种杂交, 这说明这些序列是在二倍体物种分化以后产生的,然后垂直传递给多倍体; 其中的1个序列与所有的二倍体及多倍体物种均杂交, 暗示在多倍体形成后这些序列从A和D基因组中消除了. 用这一序列分别与一个人工合成的六倍体和四倍体小麦进行Southern杂交的结果表明, 序列消除是一个迅速的事件而且很可能与这些序列的甲基化状态有关. 认为这些低拷贝的染色体专化序列对于多倍体形成后部分同源染色体之间的进一步分化起着重要作用.     

着丝粒区域DNA的研究进展

着丝粒是染色体的重要结构,在真核生物的细胞分裂中负责染色体的分裂分离。近年来对着丝粒的研究已经成为遗传学的一个热点。本文对着丝粒DNA的重复序列、着丝粒区域的基因及着丝粒的形成机制等作了简要的介绍。     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Perl,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系。共发现5652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列。拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致。拟南芥的27480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸。在拟南芥和水稻(OryzasativaL.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守。通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同。在水稻和拟南芥中都发现了一些嵌套性的卫星序列。     

人单拷贝及重复DNAF序列的原位PCR

在培养的人小肠癌转移腹水细胞系细胞中进行了Ｙ染色体特异的重复序主单 拷贝序列的原位扩增与检测,结果显示原位ＰＣＲ法的灵敏度比直拉的原位杂交法明显提高。     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Peri,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系.共发现5 652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列.拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致.拟南芥的27 480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸.在拟南芥和水稻(Oryza sativa L.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守.通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同.在水稻和拟南芥中部发现了一些嵌套性的卫星序列.     

大肠杆菌不同菌株基因组DNA的多态性分析

从大肠杆菌K12菌株JM109基因组克隆了两段DNA重复序列,长度为0.9和0.6kb,分别命名为ECR-1和ECR-6。以ECR-1和ECR-6重复序列作DNA多态性分析的探针,可以鉴别大肠杆菌非常相近的菌株。表明ECR-1和ECR-6 DNA序列可用于大肠杆菌菌株的分类、流行病学和微生态学研究以及大肠杆菌各种致病菌株的临床诊断。     

在植物粗线期染色体和DNA纤维上的荧光原位杂交技术

介绍了两种荧光原位杂交技术的详细实验步骤。第一种技术是在减数分裂粗线期染色体上的荧光原位杂交,包括从花粉母细胞中制备粗线期染色体和在这种染色体上定位ＤＮＡ序列,其分辨率水平能够达到１００ｋｂ。第二种技术是从植物细胞核中制备ＤＮＡ纤维,并在上面进行原位杂交,能够直接分析ＤＮＡ序列的分子排列关系,其分辨率水平能达到几个ｋｂ。为了说明这两种原位杂交技术在研究基因组和染色体结构、构建高分辨率的ＤＮＡ物理图谱上的能力,将展示用该技术直接分析番茄染色体端粒重复序列和端粒联接重复序列的染色体定位和ＤＮＡ分子排列。     

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     

秦岭羚牛高度重复序列DNA片段的分子克隆和序列分析

羚牛（Budorcas taxicolor)属偶蹄目（Artiodactyla)、牛科（Bovidae),为我国一类大型珍贵保护动物。我们从其基因组中克隆得到若干约800bp的BamHI高度重复序列并对部分克隆进行了序列测定,发现它们显示了很高的同源性。利用其中一个单元为探针,对限制酶消化后的羚牛基因组DNA作杂交分析,发现其杂交谱带不具有个体及亚种间特异性,说明该重复序列在羚牛基因组中具有保守的分布和排列。在牛科动物中,羚牛BamHI片段与绵羊属和山羊属的相关序列具有高度同源性,而与水牛和家牛序列差异较大。这些结果为羚牛与羊亚科物种亲源关系较近的分类学观点提供了分子生物学证据。有证据表明,这些片段可能代表羚牛染色体着丝点的卫星DNA单体。     

谈谈植物的性别 ——由一道选择题引起的思考

有这样一道选择题,题目如下：我国科学家在2002年独立完成了“水稻基因组”的测序工作,并且这些数据无偿对外开放,这表明我国在有关基因组测定中走在世界前列。二倍体水稻有24条染色体,我国科学家测定水稻基因组需要测定水稻细胞中多少条染色体DNA的碱基序列(\ )。     

小麦及其近缘种中基因组特异性DNA重复序列的研究进展

本文对小麦族植物中基因组特异性DNA重复序列的分类、基本特征、分离和鉴定方法、在小麦遗传改良中的应用以及未来研究的发展趋势进行了简述。综合已有的研究结果可以看出基因组特异性DNA重复序列是小麦族植物基因组特异性形成的重要构成部分。对基因组特异性DNA重复序列的研究是认识小麦族植物基因组的有效途径之一,基因组特异性DNA重复序列的应用将进一步促进小麦族植物分子细胞遗传学和普通小麦遗传改良研究的进展。 Advances in Studies of Genome-Specific Repetitive DNA Sequences in Wheat and Related Species BAI Jian-rong1,2,JIA Xu1,WANG Dao-wen1 1.The State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering,Institute of Genetics and Developmental Biology,The Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China; 2.Crop Genetics Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan 030031,China Abstract:In this paper we review recent advances in studies of several aspects of genome specific repetitive DNA sequences in wheat and related species.The available results demonstrate that genome specific repetitive DNA sequences are important components of genome specificity in wheat and related species.Research on genome specific repetitive DNA sequences is essential to the elucidation of genome function.The application of genome specific repetitive DNA sequences will aid molecular cytogenetic studies in wheat and related species and contributes to genetic improvement of common wheat. Key words：wheat;genome specific repetitive DNA sequence;chromosome     

分子生物学教材中的真核生物基因组重复序列

现行的高校分子生物学教材中主要以重复频率为依据对重复序列进行分类,对于小卫星DNA及微卫星DNA是属于高度或是中度重复序列存在不同见解。提出依据重复频率及空间结构分布两个方面对重复序列进行分类,并建议按照重复频率将小卫星DNA及微卫星DNA归属于中度重复序列。     

巨穗小麦种质中外源遗传物质的细胞遗传学和分子生物学鉴定

利用C分带、基因组原位杂交并结合分子生物学手段,对12份巨穗小麦种质材料中的外源遗传物质进行了检测.结果表明,12份材料染色体数均为42,其中5份材料均具有一对小麦-黑麦(Triticum aestivum-Secalecereal)1BL/1RS易位染色体和一对中间偃麦草(Agropyron intermedium Garten)染色体、3份材料只具有一对中间偃麦草染色体、3份材料只具一对1BL/1RS染色体、1份材料无1BL/1RS和中间偃麦草染色体.进一步细胞学分析表明,此中间偃麦草染色体代换了普通小麦(Triticum aestivum L.)中的2D染色体,因其良好的同源补偿性,表示为2Ai.同时对2Ai在巨穗小麦种质中存在的遗传学意义及小麦遗传改良中的应用进行了讨论.