后生动物线粒体基因组:起源、大小和基因排列进化

由于受到强烈的进化约束,后生动物线粒体基因组在大小和基因含量上一直保持稳定,相比之下核基因组则发生了巨大的改变。后生动物线粒体基因组结构的可塑性在一定程度上归功于可能由tRNA基因介导的基因重排事件,虽然亲缘关系密切的物种间也可能出现基因重排,但同门内的线粒体基因组仍趋向于具有类似的结构特征。我们对后生动物线粒体基因组的起源、大小和基因排列进化方面的特点进行了介绍。     

动物mtDNA控制区及保守与异质

本文通过文献综述,对动物线粒体DNA控制区进行了阐述.从线粒体控制区（control region）基因组的研究出发,重点介绍了动物线粒体控制区基因组结构特点.主要结论：由于碱基替换、插入和缺失以及重复序列数目的变异致使D-loop成为mtDNA中变异最多的区域,但突变和结构重排并不是发生在整个D-loop区域,而是在高变区;大多研究集中在mtDNA D-loop保守区和异质方面：对D-loop序列分析,能较好地阐明动物的起源,在动物亲缘关系鉴定、系统进化和物种形成方式的研究等领域具有广阔的研究和应用前景.     

科学家破译飞蝗全基因组图谱

<正>中科院动物研究所、深圳华大基因研究院和中科院北京生命科学研究院等单位成功破译了迄今为止最大的动物基因组——飞蝗的全基因组序列图谱。此研究为揭示蝗灾暴发机制及开发可持续性治理策略和新的控制方法提供了基因组资源。相关成果在线发表于1月15日英国《自然-通讯》。同时,国际知名数据库NCBIGENBANK也向全球公开飞蝗基因组数据。动物体形大小与基因组大小并不成比例,这是当今生物学界的一个谜。飞蝗基因组是现在人类解析出的最大     

动物线粒体基因组GC含量分析

碱基组成是指基因组中腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶的相对含量,一般用鸟嘌呤和胞嘧啶的含量(GC含量)表示。前人的研究表明,不同类群的核基因组GC含量存在差异,然而,对于动物线粒体基因组碱基组成的研究却很少。为此,本文统计和分析了分属于20个门的609个动物线粒体基因组的碱基组成。结果表明,各门动物间线粒体基因组GC含量没有显著差异,不能反映各动物门间的进化关系。脊椎动物鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲及其代表性目的线粒体基因组GC含量虽有一定差异,但并未发现明显的变化规律。     

拷贝数变异与疾病的关系及其在动物抗病育种中的应用前景

摘要: 拷贝数变异(Copy number variations, CNVs)主要指大于1 kb以上的DNA片段的缺失、插入、重复等。CNVs广泛存在于人类和其他哺乳动物的基因组中。文章主要介绍了CNVs对人类疾病的影响及其检测技术, 并对CNVs在动物抗病育种中的应用前景进行了展望。由于拷贝数变异对抗病性和易感性的影响至关重要, 因此采用生物技术手段有望将其运用于家畜标记辅助选择、QTL精细定位以及动物优良抗病品种培育当中。     

基因组选择技术在农业动物育种中的应用

基因组选择(genomic selection, GS)是畜禽经济性状遗传改良的重要方法。随着高密度SNP芯片和二代测序价格的下降,GS技术越来越多被应用于奶牛、猪、鸡等农业动物育种中。然而,降低全基因组SNP分型成本、提高基因组育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)估计准确性仍然是GS研究的主要难题。本文从全基因组SNP分型策略和GEBV估计模型两个方面进行了综述,并对目前GS技术在主要畜禽品种中的应用现状进行了介绍,以期为GS在农业动物育种中的深入开展提供借鉴和参考。     

2015年中国动物遗传学研究领域若干重要进展

2015年中国科学家在动物遗传学领域的研究成果斐然。据不完全统计,2015年围绕线虫(Caenorhabditis elegans)、果蝇(Drosophila melanogaster)、斑马鱼(Danio rerio)、爪蛙(Xenopus)和小鼠(Mus musculus)等5个模式动物发表的论文中涉及中国的论文数约占总论文数的1/5,众多具有原创性的研究成果在国际高影响力的期刊上发表。例如：首次鉴定出潜在的磁受体MagR,为磁感应遗传与分子机制的研究带来了重大突破;揭示了褐飞虱(Nilaparvata lugens)翅多型性的遗传基础;首次证明在果蝇基因组中存在腺嘌呤的N⁶-甲基化;揭示了哺乳动物树突棘修剪与成熟的新的分子机制;发现CRTC2介导的信号通路调控肝脏脂代谢;发现神经递质多巴胺能够调节炎症反应;发现Gasdermin蛋白家族具有诱导细胞焦亡的功能;发现小清蛋白阳性的兴奋性视觉通路能够触发小鼠的恐惧反应等。2015年中国科学家在TALEN和CRISPR/Cas基因组靶向编辑技术领域同样做出了重要贡献。据不完全统计,其中涉及中国的论文占比多于1/5,覆盖了从线虫到灵长类的多种动物、多种基因组修饰方法,并且在世界上首次成功编辑了人类早期胚胎。中国在基因组序列测定与分析研究领域一如既往地保持世界领先,2015年中国科学家在动物基因组方面绘制了家鹅(Anser cygnoides)、壁虎(Gekko japonicus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)和大黄鱼(Larimichthys crocea)的基因组序列图谱,完成了69头中国地方猪(Sus scrofa)的基因组重测序,分别分析了这些动物所独有的生理病理特征以及环境适应能力的遗传基础。本文首次尝试对以中国本土科研团队为主的动物遗传学领域若干重要科研进展进行年度回顾,并选取若干重点论文进行简要介绍,以彰显中国科学家在动物遗传学领域的科研实力和重要贡献。     

鹿科动物MHC的基因组学、多态性及与性状的相关性

近年来主要组织相容性复合体(MHC)基因已经成为保护遗传学和分子生态学重要的遗传标记.鹿科动物是很多生态系统中的关键物种,也包含很多重要的经济物种和濒危物种.因此,鹿科动物的MHC研究可为种群遗传结构、进化、遗传多样性和种群生存力评估、疾病风险评估、抗病力的定向选育等领域的研究提供新的视角.本文从MHC的基因组结构、多态性,与抗病、抗寄生虫的关系,与鹿角生长的关系等方面,综述了20年来鹿科动物MHC的研究成果,并为今后的研究提出了思路.     

动物克隆的机理与研究进展

对动物克隆的理论基础进行了探讨,综述了在动物克隆时,供体核的基因组再程序化的可能作用机制,对动物克隆尤其是喷乳动物克隆研究进展进行了深入的总结和分析,并对其应用前景作了展望。     

群体遗传学下动物驯化研究进展

动物驯化是将野生动物改变为能够长期稳定饲养的家养动物的过程。作为新石器时代农业革命的内容,驯化是人类社会文明进步的重要标志之一。由于和人类的密切关系,驯化不仅改变了动物的野生状态,也改变了人类的生活习性和文明进程。动物驯化研究的关键问题包含驯化祖先是谁、驯化所产生的改变及驯化时间地点等。随着高通量基因组技术和对应分析方法的发展,目前研究动物驯化一般基于群体水平,在群体遗传学的框架下研究动物驯化过程中的重要事件。本文总结了群体遗传学下动物驯化研究的相关内容,包括群体动态历史、选择信号、基因交流等,着重介绍了基因选择初始时间和基因交流时间两个新的拓展内容及分析方法,概述了家猪(Sus scrofa f. domestica)、家鸡(Gallus gallus domesticus)、绵羊(Ovis aries)和山羊(Caprine hircus)等几种主要农业动物近期驯化研究的进展,以期为动物驯化研究提供了新的方向和视角。     

RNA药物的发展及其在水产上的应用

基于RNA的RNA干扰和基因组编辑技术被应用于许多领域.由于其作用的特异性,使RNA成为靶点药物的候选分子.基于RNA的疾病治疗药物的研发近年来有了迅速的发展.随着养殖业的发展,病害引起的损失日益严重.运用小分子RNA药物有效保护水产动物抵抗病毒、寄生虫等的危害的研究也取得了一些成果.综述了RNA干扰和CRISPR的作...     

转基因技术在水产动物营养中的应用

近年来,随着分子生物学研究的进展,转基因技术得到了迅猛的发展,在水产动物营养中也有广泛的应用.动物转基因技术是指将外源基因或体外重组的基因结构导入动物的基因组内,使其在动物体内整合和表达,产生具有新的遗传性状,并能将这种性状稳定地传递给后代的一种技术.对转基因技术的一般方法,如显微注射、精子载体、电穿孔,逆转录病毒载体感染和基因枪等方法,以及转基因技术在水产动物营养中的应用进行了综述.     

三维基因组学在动物遗传育种中的研究进展*

三维基因组学是近年兴起的研究基因组三维空间和结构的学科,是在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对基因组序列在细胞核内的三维空间结构,及其对基因复制、转录、修复和调控等生物过程中的功能进行的研究。随着高通量测序技术的出现和改进,三维基因组学相关研究也得到快速发展。重点介绍三维基因组的发展历程、研究技术、结构层次,并总结近年来三维基因组学在动物遗传育种方面的应用。     

植物基因起源进化研究取得新进展

动物基因中有很多逆转座基因,但长期以来,由于在拟南芥菜中发现很少的逆转座基因,因而形成了一种认为逆转座在植物基因和基因组进化中并不重要的观念。     

动物线粒体基因组变异研究进展

动物mtDNA大多是共价闭合的环状双链分子,一般由2个非编码区和37个编码基因组成,不同动物线粒体基因组大小变异明显.孑遗疟虫(Plasmodium reichenowi)的线粒体基因组最小,仅为5966bp;领鞭毛虫(Monosiga brevicollis)的最大,达76568bp.动物线粒体基因组大小变异的原因主要有:控制区串联重复元件的变异;基因重复;基因重叠与基因间隔区大小的差异;基因缺失和增加.     

动物基因组编辑中提升CRISPR/Cas9介导的同源重组效率研究进展*

基因组编辑技术可以对DNA或RNA进行精准改造,极大地促进了生命科学的发展。CRISPR/Cas9系统在靶位点诱导DNA发生双链或单链损伤,细胞对损伤部位采用无供体模板的非同源末端连接(non-homologous end joining,NHEJ)或有供体模板的同源重组(homologous recombination,HR)修复。基于HR的基因组编辑策略通常被用于获得DNA的精准改造,而NHEJ在动物DNA损伤修复中起主导作用。为了提升HR效率,研究人员设计了多种方案,包括CRISPR/Cas9系统优化和DNA修复通路调控等。从DNA损伤修复途径、Cas9变体选择、sgRNA设计、供体模板设计、DNA修复途径相关蛋白功能调控、供体模板募集效率提升、细胞周期调控及编辑细胞生存效率提升等方面详细综述了相关研究成果,发现尚未开发出放之四海而皆准的HR提升策略,基于HR的基因组编辑需要针对具体案例制定个体化策略。旨在为动物基因组编辑中提升CRISPR/Cas9介导的HR效率研究提供理论参考,为动物基因功能分析、基因治疗和经济动物基因编辑育种提供帮助。     

昆虫比较线粒体基因组学研究进展

动物线粒体基因组因其基因组成稳定、基因排列相对保守、普遍为母系遗传、极少发生重组等而被广泛应用于进化与系统发育等研究。目前,昆虫中已有356个线粒体基因组序列被测定,代表了33个目中的28个目。大量比较基因组学研究使得我们对昆虫线粒体基因组的特征与进化方式有了较为清晰的认识。本文对昆虫线粒体基因组的测序进展、基因组的结构特征、碱基组成、控制区的特征、基因重排及其机理、进化速率及其在昆虫系统发育研究中的应用等方面的研究进展进行介绍。     

CRISPR/Cas9技术及其在转基因动物中的应用

CRISPR/Cas9技术是一种新型的基因组定点编辑技术,具有设计简单、特异性强、效率高及可以在目标位点产生多种类型的编辑结果等特点,适用于在多种细胞中进行大规模的基因编辑。综述了CRISPR/Cas9技术的研究背景、基本原理和研究进展,从靶基因敲除(knock-out)、外源基因整合(knock-in)和目标基因转录沉默(knock-down)等方面总结了CRISPR/Cas9在转基因动物中的应用概况,并对现有的三种基因组定点编辑技术进行了比较。CRISPR/Cas9技术在转基因动物中具有明显的应用优势和良好前景。     

体细胞基因打靶制备动物乳腺生物反应器的策略与应用

在转基因动物研究中,由于基因表达调控元件的人工拼接和外源基因在动物基因组中随机整合所带来的“位置效应”,致使转基因动物外源基因的表达水平不高并且差异较大。为此,利用定位整合优势,对以基因同源重组为基础的基因打靶技术进行了大量研究。介绍了就利用体细胞基因打靶和核移植技术制备动物乳腺生物反应器的策略和应用情况做一综述,并对提高基因打靶效率的各种策略,打靶细胞的选择,转基因细胞核移植的低融合事件以及基因打靶制备乳腺生物反应器的优越性进行分析。     

用慢病毒载体制备转基因动物的研究进展

慢病毒是逆转录病毒的一种 ,具有逆转录病毒的基本结构 ,但也有不同于逆转录病毒的组份和特性 ,作为基因治疗载体发展起来 ,最近已用于转基因动物制备。慢病毒像其它逆转录病毒一样 ,其基因组经逆转录后能整合在宿主DNA上 ;由于病毒载体经改构后 ,不在宿主细胞增殖 ,不会导致寄主细胞的死亡 ,被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代 ;这种载体的最大优势是能感染静止细胞和不产生嵌合体动物。详细介绍了慢病毒载体构建原理、近年慢病毒载体在转基因动物制备方法和应用研究的新进展。