重叠群物理图谱的构建及其应用

人类对各种生物的基因组结构和功能的研究都需要确定DNA序列在染色体上的位置.与遗传图相比,物理图反映了基因或DNA标记之间在染色体上的真实距离.依其作图方法分为三类,即限制性酶切图谱、重叠群图谱和DNA序列图谱.重叠群物理图是将获得的大片段克隆,如YAC、BAC克隆,依其在染色体上的真实顺序排列而成,主要应用于基因组测序、重要基因的图位克隆、靶分子标记开发及比较基因组学研究等,特别是为那些由于缺乏合适的作图群体而不能建立遗传图的物种提供了一个重要的从事基因组学研究的平台.本文综述了近年来重叠群物理图构建研究的主要进展,比较分析了不同重叠群物理图谱构建方法的特点,提出了改进物理作图质量的建议,认为应根据基因组不同区域的特点,综合特异性探针的杂交、PCR筛选、酶切指纹分析、BAC克隆STC延伸、BAC末端测序等多种方法才能完成重叠群的构建.此外,物理图的构建还应努力整合各种基因组的资源和数据,如遗传连锁图、分子细胞遗传图、DNA序列图、EST数据等,这将有助于提高其在基因组学研究中的使用价值及应用范围.文章最后对重叠群物理图的发展趋势进行了展望.     

一种使用混合PCR筛选技术高效延伸水稻BAC—重叠群的方法

使用“克隆连克隆 (clonebyclone)”战略进行水稻基因组测序需要依赖于构建好的基因组物理图。工作着眼于水稻籼稻广陆矮 4号 (OryzasativaindicaGuangLuAi4)第四号染色体长臂上 5 6 .1～ 6 8cM的区域 ,采用PCR方法筛选BAC全库来延伸重叠群 ,构建物理图。通过参照特异遗传探针定位的BAC克隆 (seedBAC)末端序列设计了 14对引物 ,按特定规则分成 3组 ,分别以代表水稻BAC库 (共 2 2 36 8个BAC )的 2 33个BACpool为模板进行PCR反应 ,一共获得了 6 5个阳性BAC克隆 ,通过末端测序、酶切杂交等方法确定了其中 2 9个BAC克隆作为有效延伸的克隆 ,延伸了 8个重叠群。通过酶切杂交、末端测序等方法还获知阳性BAC的延伸方向、延伸长度以及与seedBAC之间的重叠长度。8个重叠群总的延伸长度达到5 10kb。与实验室原用于作物理图的其他方法如指纹图、点杂交等相比 ,该方法有高效率、高灵敏度、专一性好、可重复使用等优点。创新之处在于通过引物的合理分组和PCR实验条件的改进降低了假阳性和假阴性率     

人X染色体35cMYAC重叠群的构建及物理图谱分析

人Ｘ染色体Ｘｐ１１．２－ｐ２１．３区域具有重要的基础遗传学和医学遗传学意义。为了对该区段编码的基因,尤其是疾病基因进行克隆与变异研究,对该区段染色体ＤＮＡ进行了ＹＡＣ克隆并将其依染色体排序,采用了一系列ＤＮＡ位标,尤其是多肽性微卫星序列位标筛选了３个ＹＡＣ方库,得到了１５１个ＹＡＣ克隆,对这些ＹＡＣ克隆进行了物理图谱分析,构建了这一区域的一系列ＹＡＣ重叠群,这些ＹＡＣ重叠群的总跨度约３５摩,基本覆     

人Xp21．1－p21．3上3．5MbYAC重叠群构建及物理图谱分析

用Ａｌｕ－ＰＣＲ指纹图谱法分析了人Ｘｐ２１．１－ｐ２１．３上一系列的酵母人工染色体（ｙｅａｓｔａｒｔｉｆｉｃｉａｌｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ,ＹＡＣ）克隆,发现其中的两个ＹＡＣ克隆构成包含ＤＸＳ１６６位点的重叠群,而且这一重叠群与以前构建的包含ＤＭＤ基因全序列的ＹＡＣ重叠群相连接,ＹＡＣ克隆末端探针交叉杂交证实了这一重叠,使这一ＹＡＣ重叠群至少延伸至ＤＸＳ１６６位点,形成一个跨度为３．５Ｍｂ的ＹＡＣ重叠群。基于这些重叠的ＹＡＣ克隆绘制了这一区域的大尺度限制酶切图谱,并在这一图谱上定位了ＤＸＳ１６６位点,从而确定了ＤＸＳ１６６位点与ＤＭＤ基因的物理关系。这一工作为ＤＭＤ基因的５＇远端调控作用研究及该区域未知基因的克隆奠定了基础。     

人类基因组辞汇

人类基因组辞汇柴建华Ｐｈａｇｅ噬菌体。没有细胞结构的最简单的生命,是一种寄生在细菌细胞内的病毒。见ｖｉｒｕｓ。ＰｈｙｓｉｃａｌＭａｐ物理图谱。标示可识别的ＤＮＡ位标在ＤＮＡ分子上位置的图（如限制性酶切点,基因等）。距离以ｂｐ表示。对于人类基因组,最低分辨率的物理图谱是２４个不同染色体的分带图,最高分辨率的物理图谱是染色体的全部核苷酸顺序。     

宏基因组重叠群分箱方法研究综述

宏基因组学技术可以直接从环境中提取微生物的全部遗传物质,而不需要像传统方法一样在培养基上纯培养。这种技术的出现为科学家对微生物群落的结构和功能的认识提供了重要的方法,同时对疾病的诊治、环境的治理以及生命的认识具有重大的意义。从环境中提取出微生物全部遗传物质,对其进行测序从而得到它们的reads片段,通过reads组装工具可以进一步组装成重叠群片段。对重叠群片段进行分箱,可以从宏基因组样本中重建出更多完整的基因。分箱效果的好坏直接影响到后续的生物分析,因此如何将这些含有不同微生物基因混合的重叠群序列进行有效的分箱成为了宏基因组学研究的热点和难点。机器学习方法被广泛应用于宏基因组重叠群分箱,通常分为有监督重叠群分类方法和无监督重叠群聚类方法。该综述针对宏基因组重叠群分箱方法进行了较为全面的阐述,深入剖析了重叠群分类方法与聚类方法,发现其存在分类准确率较低、分箱时间较长、难以从复杂数据集中重建更多微生物基因等问题,并对未来重叠群分箱方法的研究和发展进行了展望。作者建议可以使用半监督学习、集成学习以及深度学习方法,并采用更有效的数据特征表示等途径来提高分箱效果。     

水稻Xa21基因在水稻和玉米中的比较物理定位

比较基因组分析证明,禾本科不同种基因组间存在广泛的同线性和共线性。对水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）这一模式植物与其它禾本科植物基因的原位杂交比较定位可以揭示禾本科植物基因组结构的共同特点和进化规律。利用含Ｘａ２１基因的ｐＢ８２２作探针筛选水稻的细菌人工染色体（ＢＡＣ）文库,建立了一个包含３个ＢＡＣ克隆的重叠群。用生物素标记其中一个ＢＡＣ克隆,对水稻“广陆矮４号”和玉米自交系黄早四进行了染色体荧光原位杂交。同时,用ｐＢ８２２也作了原位杂交检测。在水稻第１１染色体长臂中间检出了杂交信号,信号与着丝粒的百分距离约为２４。在玉米的第１、３和第８染色体长臂观察到杂交信号,表明玉米基因组中具有三个Ｘａ２１的同源序列座位。ＢＡＣＦＩＳＨ的信号检出率达在４０％以上,大大高于质粒探针ｐＢ８２２的检出率（１５％）,而且可在同源染色体和姊妹染色单体上同时检出杂交信号的比例较高,证明了利用ＢＡＣ克隆荧光原位杂交进行比较物理定位的可行性和优越性。在ＢＡＣＦＩＳＨ中必须用相应基因组的ＣｏｔⅠＤＮＡ封阻,以排除重复序列的干扰。     

植物细胞遗传图及其应用

细胞遗传图（cytogenetic map）综合了来自遗传图（genetic map）和细胞学图（cytological map）两方面的信息,它既能反映基因或DNA标记之间在染色体上的真实距离,又能显示它们与染色体的细胞学结构间确切的位置关系。构建植物细胞遗传图的宗旨是将遗传图上的诸多标记与其在染色体的具体位置联系起来。目前主要有两种方法用于细胞遗传图的构建。较广泛使用的一种方法是借助染色体断点来确定遗传标记在染色体上的位置,另一种方法是利用荧光原位杂交（FISH）直接把DNA序列定位到染色体上。此外,利用RN-cM图也可以把遗传标记定位于粗线期染色体。从细胞遗传图可以看出,染色体两臂的远端有较高的基因密度和重组频率。细胞遗传图在比较近缘植物基因组的同线性、揭示植物的进化关系、研究基因定位克隆等方面都有重要意义.     

DNA纤维上的原位杂交技术

ＤＮＡ纤维上的荧光原位杂交（Ｆｉｂｅｒ－ＦＩＳＨ）技术是一种非重要的分子细胞遗传学技术。对于高分辨物理图的绘制、基因组和染色体结构的研究、致病基因的定位克隆等都有很大作用,本文介绍了该技术的基本操作和应用,以及与引物原位ＤＮＡ合成（ＰＲＩＮＳ）等技术相结合进行更精确基因定位的潜力。     

水稻CaM和Ca^2＋—ATPase基因的原位杂交物理定位

ＣａＭ为重要的调控蛋白,Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ则是重要的ＣａＭ结合蛋白,它和ＣａＭ一起构成信号传递通路中的重要组成部分,是功能上密切相关的两个基因。以生物素标记这两个基因的ｃＤＮＡ为探针,用原位杂交技术将它们定位到了水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）染色体上,检出率为６．１８％。ＣａＭ和Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ基因被分别定位于第５染色体长臂的末端和第５染色体短臂紧靠着丝粒处。所检出染色体的臂比及标准差分别为１．７９±０．０６和１．９１±０．０８。二者在遗传图中相距较近,而在基因组物理图中位于同一染色体上不同的染色体臂上,说明基因的遗传图和物理图之间存在差异。并对短片段,低拷贝或单基因的技术进行了讨论。     

通过染色体步查建立水稻G200座位的重叠群

分别以G200及其旁侧区的Y2587L、Y4073L和L688片段为探针筛选水稻基因组YAC文库,共得到4个阳性克隆,均与G200、Y2587L和Y4073L座位重叠,插入片段的大小为240～650kb。用反向PCR法分离YAC克隆插入片段的末端序列,并利用这些末端序列确定克隆的方向以及进行染色体步查,共筛选到7个YAC克隆,建立了一个8厘摩(cM)的G200 YAC重叠群。     

BAC克隆及复杂基因组文库技术

BAC（细菌人工染色体）克隆技术是复杂基因组研究中不可缺少的工具,有关基因组研究的许多技术都是由BAC为基础发展起来的,包括大片段基因组文库的构建、重叠群的构建、全基因测序及图位基因克隆等,后又产生植物转基因的BAC克隆载体,这在人类、动物、植物等基因组研究中已广泛应用,取得令人瞩目的成就,该文将就这些研究技术及进展作一综述。     

六妹羊肚菌PacBio基因组测序和DNA 6mA甲基化分析

羊肚菌属于子囊门真菌,是世界范围内最受欢迎的食用菌之一。本研究通过PacBio单分子实时测序技术对我国四川省成功栽培的六妹羊肚菌Morchella sextelata SCLS菌株进行全基因组测序,获得其高质量核基因组组装,大小为53.57Mb,重复序列含量为17.03%,包含42条重叠群（contigs）,重叠群N50高达1.82Mb,其中13条重叠群两端均含有端粒重复序列,为完整的染色体。通过链特异性RNA-seq测序和转录本拼接,并结合多种基因预测策略,预测到13 182个蛋白编码基因,包括267个碳水化合物活性酶,11个次生代谢产物合成基因簇。通过与内蒙古地区栽培的六妹羊肚菌菌株NZTD180501373基因组比较发现,六妹羊肚菌进化过程中可能发生过染色体重组事件,二者具有33 055个SNP和48 726个InDel位点差异,并且各自拥有超过6Mb的特有序列。此外,相比于梯棱羊肚菌M. importuna,六妹羊肚菌SCLS菌株中与逆转录转座酶有关的orthogroup发生了扩张,并且拥有5个成员数超过100的特有逆转录转座酶基因家族。对SCLS菌株中的DNA N⁶腺嘌呤甲基化（6mA）修饰进行了鉴定,发现SCLS菌株基因组中0.42%的腺嘌呤被6mA甲基化,其含量显著高于已报道的6种双核亚界（Dikarya）真菌。6mA甲基化位点在逆转录转座子上显著富集,表明六妹羊肚菌中6mA甲基化可能调控逆转录转座子的活性,这也是首次在真菌中报道6mA甲基化与转座子相关。     

人类X染色体Xp11.3—21.3区部分YAC重叠群构建及大尺度物理图谱分析

人类Ｘ染色体短臂１１．３－２１．３区是含有视网膜色素奕性等种遗传基因位点的区域。我们对这个具有重要医学生物学意义的区段进行了ＹＡＣ重叠群构建及大尺度物理作图。用这一区域已知的探讨（ＯＴＣ２ｂＡ３、ＤＭＤｃＤＮＡ），以ＹＡＣ菌落原杂交法及ＰＣＲ法进行了ＹＡＣ的筛选；也采用了法国ＣＥＰＨ和英国ＩＣＲＦ的部分ＹＡＣ，总共得到了７７个阳性ＹＡＣ。对上述ＹＡＣ进行了长度测定。２６对微卫星ＳＴＳ图谱分析，单拷     

植物基因组研究与利用的新型工具——异源单体附加系

在高等植物中, 以种间杂交和回交把有益基因从一个物种转移到另一个物种为目的育种项目中, 单个外源染色体常常被附加到含有受体细胞完整一套染色体中, 形成异源单体附加系。这种异源单体附加系是阐明基因组结构和转移基因的有效工具。它可以通过回交形成覆盖整个基因组的渗入系重叠群, 用于建立以受体物种基因组为载体的外源物种基因组文库。另外, 一套完整的异源单体附加系也可看作是一个拥有分散供体基因组成为单个染色体单位的文库, 便于精确高通量地将标记分配到单个供体染色体上, 从而可以比较供体染色体和各自的直向同源受体染色体之间的标记位置和同线性关系。同时, 也便于研究同源染色体的渗入机制和配对状态。文中介绍了异源单体附加系的培育和特性, 并着重阐明了它在遗传育种和基础研究中的应用。     

基因在染色体上的定位

概述了染色体的发现和基因在染色体上定位的荧光原位杂交技术,放射杂交体法,重叠群拼接和染色体步移及基因定位克隆的常用方法以及基因定位的应用。     

利用杂种细胞克隆板将猪CDC16基因定位于11号染色体

运用比较基因组学的方法,根据人的CDC16基因序列设计引物,从大围子猪和宁乡猪基因组DNA分离了CDC16基因内含子4和内含子8（GenBank收录号为AY880670和DQ206823）,通过扩增体细胞杂种克隆板上27个样品和辐射杂种克隆板上118个样品,确定了CDC16基因在猪染色体上的物理位置,首次将CDC16基因物理定位于猪SSC11 q11-17.该基因与微卫星SW1452标记紧密连锁,LOD值为16.08,存留率为22%,在放射杂交图谱上的图距为62 cR.CDC16基因区间定位结果与精细定位结果相一致,也与比较定位结果相一致,进一步验证了猪11号染色体和人13号染色体大部分片段存在同源性,这为该基因的克隆及和功能研究打下坚实基础.     

蚊虫地理生态位及其重叠群划分的初步研究

本文将物种在地理上的分布范围作为地理生态位（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｎｉｃｈｅ）提出,并对我国蚊虫的地理生态位进行了研究。内容包括：蚊虫地理生态位宽度、地理生态位重叠指数的测定和９种蚊虫重叠群的划分。     

水稻基因组物理图的构建

水稻基因组物理图的构建中国科学院国家基因研究中心（上海，２００２３３）关键词水稻基因组物理图我国是水稻栽植国家，约有一半人口以水稻为主食。地球上大约也有一半的人口以水稻为主食。根据我国国情和科学发展的现状和趋势，国家科委于１９９２年８月正式宣布在我国...     

玉米mir1基因在玉米和薏苡中的比较物理定位

玉米基因mir1编码一种抗秋季黏虫的半胱氨酸蛋白酶。利用RFLP作图mir1基因被定位在玉米第 6号染色体短臂上 ,但它在第 6号染色体短臂上的物理位置还不知道。实验以mir1和 4 5SrDNA为探针 ,通过双色荧光原位杂交技术确定了mir1基因在玉米细胞分裂中期和粗线期第 6号染色体上的物理位置。Southern杂交结果表明 ,在薏苡基因组中存在mir1基因的同源序列 ,进一步利用荧光原位杂交的方法确定mir1基因的同源序列定位于薏苡第 7号染色体长臂的近末端 ,其信号与着丝粒的百分距离为 73 33± 0 15。