高等植物线粒体DNA的制备方法

自从六十年代发现线粒体DNA(mtDNA)以来,mtDNA在遗传上的功能引起了广泛的重视。由于线粒体具有自已的基因组,能够自我复制,又能编码一些酶,比如生物氧化链上的一部分酶的亚基就是由线粒体基因编码的,可以推测生物的某些性状的表达可能与mt-DNA有关;另外由于实现线粒体基因组的复制与表达所需的许多酶又是由核基因编码的(如DNA聚合酶,RNA聚合酶、DNA连接酶等),可以推测     

线粒体DNA在分子进化研究中的应用

线粒体作为古老的细胞器广泛存在于真核生物中,由于线粒体DNA的高进化速率,已被作为DNA标记广泛应用于现代分子生物学研究。长期以来,线粒体DNA一直被认为是中性进化或者受到纯净化选择。线粒体通过氧化呼吸链提供>95%的动物运动所需的自由能,并提供保持体温的热能。据此,近期已有研究推测并验证了线粒体与动物运动能力及气候适应性的相关性。该文简述线粒体基因组成及其进化,通过列举线粒体DNA在分子进化研究中的应用(如利用线粒体DNA重建物种的系统发育关系、从线粒体DNA角度分析生物能量代谢的适应性进化以及线粒体DNA密码子重定义对生物适应性的作用等),概述了线粒体DNA的分子进化研究。     

金鱼草中央细胞中线粒体DNA拷贝数的定量

为探究金鱼草(Antirrhinum majus)中央细胞的线粒体DNA拷贝数,采用竞争型定量PCR技术进行了测定。结果表明,金鱼草中央细胞的体积为(61570±732)μm~3,平均携带(783±25)个拷贝的线粒体DNA,并且中央细胞与卵细胞具有相似的体积/线粒体DNA拷贝数比值。推测金鱼草中央细胞包含如此高丰度线粒体DNA可能是为早期胚乳细胞的发育而储备的。     

小麦K型及V型细胞质雄性不育系线粒体DNA的比较分析

采用RFLP（restrictionfragmentlengthpolymorphism）和RAPD（radomlyamplifiedpolymorphicDNA）技术对具有相同核遗传背景的小麦K型不育系K149A、V型不育系V149A及相应保持系149B的线粒体DNA进行了比较分析。结果表明它们之间线粒体DNA的结构显著不同,atpA,atp9,coxII,cob等线粒体功能基因有组织结构上的差异。推测线粒体DNA是小麦K、V型雄性不育系胞质不育困子的载体。但由于不育系与保持系间线粒体DNA差异甚大,难以确定究竞哪些差异确与雄性不育有关。仅仅比较不育系和保持系间线粒体DNA的差异是限制本领域取得突破性进展的症结所在。基于“核质工作”的思路,把“雄性不育-育性恢复”作为一个整体来考虑,并重视比较不育系和杂种F1代之间线粒体DNA的结构和表达的差异,所得结果对寻找和鉴定cms因子,进而阐明cms的形成机理有积极意义。     

基于DNA分子的现代人起源研究35年回顾与展望

1983年,有学者首次发表现代人线粒体DNA进化树,认为现代人可能起源自亚洲。1987年,又有学者按照分子钟假说得到线粒体在10-20万年前出自非洲的推论。随后,以分子钟为前提的Y染色体和常染色体DNA研究也支持了出非洲的结论,该结论逐渐成为分子进化领域的主流理论。2010年,对尼安德特人常染色体基因组的研究指出其对现代人有遗传贡献,这颠覆了人们先前关于现代人只来源自非洲,其他大洲的当地古人被完全取代的认知。目前,单地区起源说已经被修正为同化说。尽管学界对非洲人遗传多样性最高这一现象有共识,但是对该现象的不同解读却可以得出两种迥然不同的结果,现代人出亚洲说和出非洲说。大量研究证实基因组的大部分序列是有功能的,并处在遗传变异水平的饱和态,这质疑了中性理论以及由它推导的现代人出非洲说的合理性,而中性理论的提出恰恰是用来解释并非普遍存在的分子钟的。近年来已经有研究者从新理论的角度解读遗传多样性的饱和态和线性态,人们对现代人起源的认识将会进一步加深完善。     

线粒体表观遗传学研究进展

作为细胞内的"动力工厂",线粒体是细胞内进行氧化磷酸化反应和形成ATP的主要场所。传统观点曾认为线粒体缺乏表观遗传机制,但线粒体DNA甲基化酶以及线粒体DNA中5-甲基胞嘧啶与5-羟甲基胞嘧啶的发现推翻了这一论断。在线粒体中,DNA甲基化酶、DNA甲基化模式及DNA羟甲基化模式与核基因组DNA相比均存在较大差异,而外界环境中不同因子的变化也会对线粒体DNA的甲基化状态造成影响。除此之外,线粒体DNA的表观遗传因素还包括线粒体长链非编码RNA、线粒体mi RNA和线粒体DNA结合蛋白。随着研究技术手段的不断完善,将线粒体DNA的甲基化状态作为生物标记的应用将日益广泛,其与基因组表观遗传调控的关联也将得到进一步的揭示。     

一种棉花线粒体DNA的提取方法

线粒体是重要的细胞器,它有自身的基因组。其基因组DNA与细胞核基因组DNA相比,含量较低。棉花当中富含棉酚、丹宁等物质,这对提取DNA有很大的影响。因此我们根据棉花自身的特点,找到了一种提取棉花线粒体DNA经济有效的方法,其质量可以满足限制性酶切、PCR、分子杂交等实验的要求。     

古DNA的新发现支持现代人东亚起源说

1983年,科学家们根据线粒体DNA（mtDNA）系统发育树构建了首个现代人起源的分子模型,认为现代人起源于亚洲,但1987年非洲起源说的提出取代了这一亚洲起源说。非洲起源说所依赖的无限多位点假说以及分子钟假说后来被普遍认为是错误的且不切实际的。我们近几年提出了一个新的分子进化模式,即遗传多样性上限理论,重新构建了一个新的人类起源模型。这一模型与多地区起源说基本吻合, 重新把现代人类起源地定位在了东亚。非洲说与东亚说在线粒体进化树上的主要区别是单倍型N和R的关系,非洲起源说认为N是R的祖先,东亚说则反之。本研究引用了已发表的古代人群mtDNA数据,重点分析了线粒体单倍群N和R的关系。结果显示,三个最古老的人类（一个距今45000年,其他两个约40000年）都属于单倍群R;在距今39500到30000年前的人类样本中,绝大部分属于单倍群R下游的亚单倍群U,只有两例为单倍群N（Oase1距今39500年,Salkhit距今34425年）。这两例所属单倍型位于单倍群N下游最基本的未分化亚型,不属于今天存在的任何N下游单倍型,所以可能靠近单倍群N的根部。这些古DNA数据揭示单倍群R比单倍群N古老大约5000年,进一步证实了亚洲起源说的正确性,非洲说的依据不足。     

安达曼岛民的起源问题

最近两年,关于印度安达曼岛民的起源问题,引起争议。Thangaraj等2005年5月和Palanichamy等2006年1月先后在Science发表短文,从线粒体DNA序列分析,探讨这一问题,得出不同的结论。Thangaraj等(Science,2005,308:996)对Onge和Great Andamanese这两个安达曼人群的线粒体DNA全序列分     

东亚人群源流研究新进展

中国科学家对大量东亚人群样本中分析得到的近200个未定类型的线粒体DNA序列进行研究,结果显示,迄今甄别出来的线粒体DNA未定类型事实上均源自非洲起源的建群类型M或N,没有发现可能追溯至古人类的母系遗传组份。进一步分析还提示,研究中新鉴别的基部类群很可能代表了最初进入东亚南部的现代人群祖先的母系遗存,而非来自邻近地区的近期基因流。     

mtDNA与现代人类的起源和迁徙

对现代人类线粒体DNA（mtDNA)类型在各人群中分布特点的研究表明,人类起源于约20万年前的非洲,然后向全球各个角落迁徙,并演化为现代人。     

线粒体DNA靶向治疗

线粒体(mitochondrion)是真核生物细胞中的一种非常重要的细胞器,含有独立于细胞核染色体外的遗传物质,通过氧化磷酸化产生ATP,是细胞的能量工厂,与细胞分化、信号转导、代谢稳态等过程密切联系。线粒体功能的紊乱与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等许多疾病的发生、发展及治疗息息相关。线粒体在细胞命运中扮演的关键角色,使对线粒体这一特殊细胞器的探索成为生命科学研究热点之一。人线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)是一相对保守且仅16 kb的环状双链DNA分子,只含37个基因,但这些基因都是维持线粒体功能稳定必不可少的部分。随着对线粒体功能认识的不断深入,研究人员发现mtDNA突变,会导致活性氧自由基过量产生,从而引起细胞衰老,甚至引发诸多疾病,例如遗传性视神经病变、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作综合征等。但是,目前针对这些线粒体基因疾病尚无非常有效的治疗手段。为了进一步了解这一关键细胞器,研究人员开发了一些有效的方法来突破线粒体的复杂屏障。本文将重点介绍并讨论近几年靶向mtDNA的研究进展,主要从药物修饰、材料递送、基因编辑等方面进行了总结,希望能为推动线粒体的研究提供一些新的思路。     

华南长江和西江流域鲤科宽鳍鱲和马口鱼不同线粒体DNA谱系之间的体形分化

本文研究了两种鲤科鱼类,即分布于华南长江与西江的宽鳍鱲和马口鱼的不同线粒体DNA谱系之间的体形差异。近期基于线粒体DNA的这两个物种的系统发育分析认为这两个类元内包含多个谱系(宽鳍鱲A-D和马口鱼1-5)。本文采用几何形态度量学的方法研究了这些不同线粒体DNA谱系间是否存在体形方面的差异。在宽鳍鱲的4个不同的线粒体DNA谱系中,有3个被纳入本研究内容。结果显示:在宽鳍鱲的3个线粒体DNA谱系中,2个具有体形的差异。在马口鱼的5个线粒体DNA谱系中,3个被纳入本文的研究。结果显示所有3个谱系均存在体形差异。因此,线粒体DNA的谱系差异很大程度上表现在谱系间的体形差异方面,表明线粒体DNA谱系可能对应于不同的物种。     

线粒体拟核结构及相关疾病研究进展

线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)与一系列蛋白质相互作用形成核蛋白复合体,并包装折叠成类似原核生物拟核的结构,称为线粒体拟核(mitochondrial nucleoid)。参与线粒体拟核组成的相关蛋白包括线粒体转录因子、线粒体单链DNA结合蛋白以及多种参与线粒体中代谢途径的多功能蛋白。线粒体拟核结构的阐明对于进一步研究线粒体形态与功能以及mtDNA的遗传模式、基因表达调控具有重要意义。本文综述了线粒体拟核结构的最新研究进展,着重介绍组成拟核结构的重要蛋白,以及这些蛋白如何将mtDNA与柠檬酸循环等线粒体重要代谢途径相联系。同时,拟核相关蛋白(nucleoid-associated protein)的异常涉及多种人类疾病,这为研究线粒体相关疾病提供了新的思路。     

华南长江和西江流域鲤科宽鳍鳞和马口鱼不同线粒体DNA谱系之间的体形分化

本文研究了两种鲤科鱼类,即分布于华南长江与西江的宽鳍雠和马口鱼的不同线粒体DNA谱系之间的体形差异。近期基于线粒体DNA的这两个物种的系统发育分析认为这两个类元内包含多个谱系（宽鳍鱲A—D和马口鱼1—5）。本文采用几何形态度量学的方法研究了这些不同线粒体DNA谱系间是否存在体形方面的差异。在宽鳍馘的4个不同的线粒体DNA谱系中,有3个被纳入本研究内容。结果显示：在宽鳍雠的3个线粒体DNA谱系中,2个具有体形的差异。在马口鱼的5个线粒体DNA谱系中,3个被纳入本文的研究。结果显示所有3个谱系均存在体形差异。因此,线粒体DNA的谱系差异很大程度上表现在谱系间的体形差异方面,表明线粒体DNA谱系可能对应于不同的物种。     

新疆塔吉克族人群线粒体DNA序列多态性研究

目的：研究中国新疆塔吉克族人群线粒体DNA D环区序列遗传多态性,并结合文史资料,对塔吉克族的起源及迁移进行了初步探讨。方法：应用PCR扩增产物直接测序法,对34名塔吉克族无关个体线粒体DNA D一环区高变区Ⅰ进行测序分析。结果：34个个体核苷酸序列与Anderson相应序列比较共发现有47处突变位点,构成22种单倍型塔吉克族线粒体DNA D环高变一区基因差异度为0.9822,偶合概率为0.0466。结论：研究表明新疆塔吉克族与高加索人种遗传关系较近。     

鱼类线粒体DNA研究新进展

线粒体DNA是分子生物学研究中的一个热门领域,已成为鱼类进化生物学和群体遗传学研究的重要分子遗传标记。本文对鱼类线粒体DNA分子生物学的最新研究进展进行了较详细的阐述。重点介绍鱼类线粒体DNA全序列的研究进展、组成及特征,鱼类线粒体DNA非编码区结构研究进展,鱼类线粒体DNA多态性及其主要的检测方法;综述了最近有关鱼类线粒体DNA在鱼类系统学、种间杂交渐渗、种群识别、起源和进化、地理分化等研究中的应用情况。     

动物线粒体DNA多态性的研究概况

从Nass等(1962)发现线粒体DNA(mtDNA)以来,在mtDNA的结构、组成、复制、转录、基因表达及调控等方面已积累大量的资料(Brown,1983)。人、小鼠、牛、非洲爪蟾(Xenopus laevis)、果蝇和海胆的mtDNA全序列已经清楚。有关     

野鼠肝线粒体DNA的分离纯化

线粒体是真核细胞内重要的细胞器。线粒体DNA(简称mtDNA)是一种细胞核外的基因组。 1962年纳斯(Nass)夫妇在鸡肝线粒体中发现了纤维状DNA。1964年勒克(Luck)等首次从红色面包霉中提取了     

提取线粒体DNA方法的比较及较纯线粒体基因获取方法的确立

目的:对2种常用的线粒体DNA提取方法进行比较,分析提取物中核DNA的存在情况,同时建立新检测方法降低线粒体假基因干扰。方法:以仅在核DNA中存在的基因β-actin作为核DNA存在的标定基因,通过PCR方法扩增线粒体DNA上的一段基因MTND5-2,并以β-actin做参比,比较常用的2种提取线粒体DNA方法的优劣,即碱法Ⅰ(先提取完整线粒体后从中获得线粒体DNA)和碱法Ⅱ(根据线粒体DNA与核DNA的结构差异,从中获得双链环状的线粒体DNA)。结果:2种线粒体DNA提取方法并不能获得仅含线粒体DNA的纯提取物,碱法Ⅰ获得的线粒体DNA纯度相对较高;以碱法Ⅰ提取物为模板进行PCR,可获得更多较纯的线粒体目的基因。结论:碱法Ⅰ较碱法Ⅱ可获得更纯的线粒体来源的目的基因;新建方法可获得较纯的线粒体基因,且是一种简单、方便、经济的方法。