斑马鱼整胚原位杂交和显微注射转基因技术的建立(简报)

随着人类基因组框架图的完成,解读大量基因的功能和表达调控成为亟待解决的问题。因此通过模式生物从个体水平、细胞水平和分子水平研究基因功能及其表达调控日益成为一个重要的研究领域。斑马鱼(Brachydanio rerio)是近年来崛起的一种模式生物。它的显著优势在于:个体小,便于大批量饲养;产卵量大,胚胎透明,易于观察和操作;体外发育,发育迅速,2—3天即可完成主要器官的建成;可以方便的进行大规模的诱变和突变型筛选等研究。它已成为脊椎动物胚胎发育遗传学和基因功能研究中理想的模式生物。整胚原位杂交技术是     

MicroRNAs与疾病和发育

作为模式生物实验系统,线虫可用于研究控制动物发育和人类疾病遗传机制。研究发育缺陷的线虫突变体有助于在动物中发现对发育和生理过程有重要调控作用的基因。其中一些基因编码一类小RNA,如microRNA(miRNA),通过作用于特定基因信使RNA来调控其蛋白质表达。一些在线虫发育过程中有功能的miRNA在人体中也存在。它们参与调控与疾病相关的生物学过程,如癌症、糖尿病和神经退行性疾病。通过分析miRNA在临床样品、哺乳动物细胞和模式生物线虫中的表达,从而揭示miRNA调控途径在相关人类疾病中的功能。     

染色质重塑和高等植物开花时间控制

染色质的结构和组成直接影响转录因子与基因启动子的结合,并最终导致基因的活化或沉默。多年来在酵母和动物等领域的研究已经证实,起关键调节作用的转录因子表达模式的建立和维持需要染色质重塑。外界和细胞内部信号介导的染色质重塑调控基因的表达,并最终调控细胞的分化和生物个体的发育。近几年人们发现高等植物也存在与动物和酵母同源的参与染色质重塑的蛋白质因子。最近的研究结果表明,决定高等植物开花时间关键基因的表达调控就是通过外界信号影响其染色质结构实现的。     

组织和发育特异性基因的远距离转录调控

远距离转录调控是指增强子、沉默子和隔离子等顺式作用元件参与的组织和发育特异性基因的表达调控。其调控元件可位于距转录基因很远的DNA区域,甚至分布于邻近基因内含子中。随着人类基因组计划和各种模式生物测序工作的完成,为大规模快速查找远距离调控元件提供了新的手段。由于基因组结构的复杂性,很难建立统一的基因表达调控模型,目前认为启动子与增强子的相互作用是组织和发育特异性基因成功表达的关键。另外,远距离转录调控机制一旦破坏还将导致疾病的发生。     

经典WNT信号通路与哺乳动物肺器官发育

肺器官发育是上皮和问充质相互作用的过程,由多条信号通路共同调控。已知经典WNT信号通路对细胞的增殖、凋亡和分化起着重要的调控作用,在小鼠等模式生物上研究发现,它也参与了哺乳动物肺器官发育的调控过程。综述近年来经典WNT信号通路成员在哺乳动物肺器官发育过程中的表达变化、作用功能及表达异常可能诱发的肺部疾病,以期为研究经典WNT信号通路调控人类肺器官发育的分子机制及相关肺部疾病的诊治奠定基础。     

奶牛乳腺组织RPS6KB1基因启动子甲基化分析

DNA甲基化是目前生命科学领域的研究热点之一,DNA甲基化在维持细胞功能、遗传印记、个体生长发育中起着重要作用．本研究采用亚硫酸氢盐测序(BSP)技术检测了不同发育时期奶牛乳腺组织及不同乳品质泌乳期奶牛乳腺组织RPS6KB1启动子的甲基化特征,实时荧光定量PCR检测RPS6KB1基因mRNA差异表达．实验结果显示,在RPS6KB1基因启动子内存在CpG及非CpG的甲基化模式,其中泌乳期奶牛之间甲基化水平相似,妊娠期奶牛甲基化程度高于泌乳期奶牛．荧光定量结果显示不同发育时期,RPS6KB1基因mRNA水平表达差异显著（P<0.05）,而两组泌乳期奶牛之间差异不显著（P>0.05）.说明RPS6KB1的表达受到其启动子甲基化的调控,非CpG甲基化模式可能具有与CpG甲基化模式相似的生物学功能,参与RPS6KB1的表达调控．     

杜仲叶片不同发育时期数字基因表达谱分析

为在转录水平解析杜仲叶片发育过程中的基因表达模式,该研究通过数字基因表达谱技术对‘华仲6号’杜仲叶片从展叶(4月)到落叶(10月)不同发育时期的基因表达水平进行比较分析,共获得差异基因3 002个,其中1 764个表达量上调,1 238个下调,这些差异表达基因主要行使催化、氧化还原等功能,参与代谢过程和生物过程等;进一步Pathway富集分析发现,苯丙素类生物合成途径相关基因被富集,其中调控绿原酸合成的6个基因差异表达显著;对这些基因表达模式进行分析显示,4月中旬和9月中旬基因的表达量较高,暗示这两个时期对于绿原酸的合成具有重要作用。荧光定量RT-PCR检测6个绿原酸合成相关基因和12个随机选择的差异表达基因,验证结果显示表达谱测序结果可靠。该研究结果为揭示杜仲叶片在不同发育时期的分子调控机制奠定了基础,并为深入解析杜仲绿原酸合成机理,进而通过分子育种手段提高杜仲绿原酸含量提供新的路径。     

灵芝:一种研究天然药物合成的模式真菌

模式生物在生命科学研究中发挥着核心作用,缺乏成熟的药用模式生物研究体系已成为阻碍天然药物生物合成研究发展的重要瓶颈.灵芝是目前研究最深入的药用生物之一,具有模式生物的鲜明特征:世代短、子代多、基因组小、培养条件简单、可进行遗传转化、对人体和环境无害等.灵芝多元化的次生代谢途径使其成为研究天然药物生物合成及其调控的理想模式生物.近期,全基因组序列的测定完成为灵芝成为模式生物奠定了坚实的基础.作为药用模式真菌,灵芝将在次生代谢产物多样性研究、药用真菌发育生物学及天然药物合成生物学等领域发挥重要作用.同时,推广灵芝成为一种新的模式生物将有利于整合现代生命科学的前沿技术和研究策略,进而深入阐明次生代谢研究领域中具有普遍性的机制和规律,为建设高效可控的天然药物合成平台奠定基础.     

MicroRNAs在棕色脂肪细胞分化过程中的作用

MicroRNA(miRNA)是一种非编码的小分子RNA,负性调控转录后基因表达。miRNA在个体时序性发育、细胞增殖分化和凋亡、器官发育、脂肪代谢等许多生物发育过程中起着重要作用。近年来对miRNA的研究证实,miRNA直接或间接影响棕色脂肪组织发育过程中重要转录因子的表达。综述了miRNA调节棕色脂肪细胞分化的最新研究进展。     

高等植物基因表达与转录因子

基因在植物体内的表达受到了严格的调控;不同基因,其表达程度不同。例如,与发育及分化有关的基因在表达时还有“时空和空间”的专一性问题,即它们只在特定组织中表达,而且只在特定的发育阶段表达。可见,高等植物基因表达调控起到了维持正常的生长、发育等一切生命活动的作用。目前,高等植物基因表达调控机制研究,已成为植物分子生物学的热点与中心问题,而在转录水平上基因表达调控的研究是这一热点中的重点。本文简要地介绍一下有关这方面的研究进展情况。     

斑马鱼外胚层早期发育及其某些调控机制

斑马鱼已经成为脊椎动物发育生物学研究的一种常用模式生物。它的体形较小,价格低廉,受精和发育都在体外,胚胎的通体透明,可以用活体观察基因突变后引起的表型变化。该阐明斑马鱼外胚层的发育及其某些调控机制。     

早期节肢动物化石对演化发育生物学的启示

基于特定遗传机制而发生的生物演化过程是生命本质所在,是一个能引起争论和激励思维的研究领域。我国帽天山页岩动物群保存的“中间环节”化石不仅为揭示节肢动物和脊椎动物等重大生物类群起源和早期演化之谜提供可供追溯的实证,而且可能成为探索基因调控机制演化与形态发生的模型动物。生物发育调控基因及其调控机制的变化是导致形态变异的根本原因。因此新的研究领域——演化发育生物学的产生使地质学和生物学联合研究动物起源和演化机制以及某些调控基因的起源和演化成为可能。本研究依据古生物学新的化石发现和研究成果,其中包括最新提出的关于节肢动物头、眼柄、前附肢的原型及其演化模式,分析其对演化发育生物学的影响和启示,并尝试为发育生物学提出新的前瞻性研究课题。因此,早期节肢动物化石的研究不仅将古生物学、演化生物学和发育生物学研究融为一体,而且为发育生物学基因层面研究和古生物学演化层面研究的融合找到切入点。     

筛选差别表达基因的方法及其应用新进展

筛选差别表达基因是进行生物个体生长、发育调控和病理等研究工作的关键步骤之一,对基因组学、蛋白质组学以及更深层次的生命科学研究都具有重要意义。目前,筛选差别表达基因常用的方法主要有DDRT-PCR、SSH、SAGE和基因芯片等方法。本文就这些方法最新的应用进展进行了综述,并重点介绍了近年问世的Megaclone、Megasort和MPSS等新方法。     

miRNA参与植物胚和胚乳发育调控的研究进展

籽粒性状是构成产量的重要基础,是粮食产量的最终体现,也是育种最复杂的性状之一。籽粒主要由胚和胚乳组成,胚乳是积累和贮藏营养物质的场所,主要为胚的萌发和生长提供营养。胚乳细胞的发育、增殖和充实情况决定了籽粒的重量和品质。籽粒发育是一个非常复杂的生物过程,涉及许多基因的时空表达以及转录水平和转录后水平的调控。微小RNA（microRNAs,miRNAs）是一类内源性的非编码小RNA（21～24 nt）,可通过靶向降解和翻译抑制在转录后水平调控植物基因表达。miRNA及其靶基因组成精密的调控网络参与籽粒的发育。基于此,概述了植物miRNAs的生成及作用机制,综述了miRNAs在植物胚和胚乳发育中的调控功能研究进展,以期为进一步鉴定与玉米籽粒发育相关的miRNAs并解析其调控功能提供更好的研究方向。     

2012年第9期《遗传》封面说明

microRNA(又称miRNA)作为细胞内源表达的一类小分子非编码RNA,主要通过降解mRNA或抑制翻译调控靶基因表达。miRNA在个体发育中具有特异的时空表达模式,其功能跟它的表达位置和时间密切相关。但是目前缺乏在活体与个体水平稳定、持续地实时观察miRNA动态表达的方法。斑马鱼体外发育且胚胎透明,非常适于观察荧光蛋白的表达。本研究建立了一个称为"miRNA Tracer"的双荧光报告系统,用于在斑马鱼活体胚胎中追踪miRNA的表达及动     

microRNA在植物生长发育中的研究进展

microRNA(miRNA)是一类广泛存在于植物体内,长约20-25个核苷酸的内源性非编码小分子RNA,通过定向降解靶基因mRNA和抑制其翻译,从而在转录后水平控制靶向基因的表达来调控多种多样的生物功能,包括植物的生长发育、生殖和对逆境胁迫的响应。已有的研究表明,miRNA及其靶基因不仅在植物的时序转换中是一个关键调控因子,也在茎尖发育、叶形态建成、花器官发育和开花时间等过程中发挥着重要调控作用。重点介绍mi RNA在调控植物生长发育过程以及发育可塑性过程中的研究进展,并对植物miRNA研究中有待进一步阐明的问题进行了探讨和展望,以期为深入解析miRNA在调节植物组织和器官模式中的功能,以及植物形态多样性中的作用和分子调控网络提供参考。     

发育重塑与生物多样性

多细胞生物的成熟个体都是由单细胞的受精卵发育而来的。如果把成熟个体的表型看成生命存在的式样或模式(pattern), 那么发育就是形成和产生这种式样或模式的过程, 即塑造(patterning)或发育塑造(developmental patterning)。相应地, 对原来发育过程进行修饰或改变而产生新表型的过程就是发育重塑(developmental repatterning)。已有的研究结果表明, 发育重塑在多细胞生物的进化过程中非常普遍, 也非常重要。根据突变的类型和后果, 发育重塑既包括对相同基因在表达的时、空和量上的改变, 分别为异时(heterochrony)、异位(heterotopy)和异量(heterometry), 又包括对基因类型的改变, 即异型(heterotypy)。本文通过对一些经典案例的介绍, 揭示了发育重塑与表型变化的关系, 探讨发育重塑对生物多样性的贡献。     

斑马鱼早期内胚层发育及其分子调控机制

斑马鱼已成为研究脊椎动物胚胎发育的理想模式生物,它具有体外受精、发育周期快、胚体透明等优点,此外其胚胎发育过程中的信号通路与哺乳动物有很高的同源性。该文阐述了斑马鱼早期内胚层发育的过程及其分子调控机制。     

果蝇——打开生命科学之门的金钥匙

作为一种重要的模式生物,果蝇以其相对清晰的遗传学背景、丰富的表型特定、独特的发育特点而深受研究者青睐,为生命科学特别是遗传学和发育生物学的研究和发展提供了极大的方便。随着果蝇全基因组测序工作的完成,它在胚胎发育、基因表达调控、疾病发病机制等方面的研究中正在发挥更大的作用。     

MicroRNA调控机制及在脂肪形成中的作用

MicroRNA(miRNA)是近几年发现的一类通过转录后调控机制对基因进行调控的非编码的短链RNA,广泛存在于真核生物。miRNAs在个体时序性发育、细胞增殖分化和凋亡、器官发育、脂肪代谢等许多生物发育过程中起着重要作用,并与肿瘤等疾病发生发展密切相关。近年来对miRNA的研究证实,大量miRNA参与脂肪组织发育相关的许多生物学过程调控。主要涉及miRNA的生物合成、调控靶基因转录后表达的机制(如降解mRNA序列、阻断翻译起始、处理小体转位及翻译激活),及其在脂肪形成中的作用,以期为更好地理解miRNA在脂肪形成中的作用,深入研究脂肪形成的分子机制提供参考。