扬子鳄与密河鳄基因组DNA的复性动力学和组织结构的研究

通过DNA复性动力学的分析,测定了扬子鳄和密河鳄基因组的组织结构,两者的复性曲线非常相象,高度重复DNA含量很少,而中度重复DNA序列各占基因组的30％左右。中度重复序列部分能再分成三个组分,虽然每个组分的序列复杂性和拷贝数有差别,但每部分的总复杂性是相似的。我们已测得扬子鳄基因组的单拷贝序列为3.68×10’bp,基因组为5.65×10’bp;密河鳄基因组的单拷贝序列为3.67×10’bp,基因组为5.24×10’bp。根据基因组的组织结构的分析,在分子水平上表明两种鳄鱼是亲缘关系十分相近的种。     

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。     

鲤鱼,鲫鱼和鲤鲫移核鱼DNA的复性动力学研究与比较

才文报道鲤鱼、鲫鱼DNA复性动力学研究结果。它们均由快、中、慢速复性3个组份构成。鲤鱼DNA中Cot<1×10(-1)的复性组份占7.5％,1×10(-1)1×10~2的复性组份占75％;鲫鱼DNA中Cot<5×10~(-1)的复性组份占22％;5×10~(-1)1×10~2的复性组份占70％。它们都没有明显百分数的迥折序列组份;快速复性组份的拷贝数低于10~6,相当于中度重复序列1;中、慢速复性组份则分别为中度重复序列Ⅱ和原拷贝序列。在快速复性部份,鲤鱼与鲫鱼之间表现出较大差异。此外,本文还就鲤鱼和鲫鱼的DNA复性动力学与鲤鲫移核鱼(cyc(?))F_3进行了比较。鲤鲫移核鱼DNA的复性动力学特征与其细胞核供体鱼(即鲤鱼)是相似的。这说明异源细胞核与胞质的结合没有导致核内DNA基因组结构出现明显变化。     

水稻、高粱、高粱稻重复顺序DNA复性动力学分析

应用DNA复性动力学方法对水稻、高粱以及它们的杂交后代高粱稻的重复顺序DNA进行了分析。配合应用计算机技术,研究了它们基因组结构的概况。发现与母本水稻相比,远缘杂交后代高粱稻基因组在中度重复顺序部分发生了变化。     

植物转基因座位形成的分子机制

转基因座位是指染色体上插入的转基因及相邻的特定DNA序列。大多数转基因座位是以转基因片段、基因组片段和填充DNA相间而存在,仅少数含有完整的单拷贝转基因,这是由于在转基因整合过程中,转基因及基因组DNA发生缺失、重复和染色体的重排。转基因整合主要通过双链DNA断裂修复中的异常重组所产生,而同源重组也发挥了一定的作用。异常重组主要由单链复性、合成依赖链复性和依赖Ku蛋白的非同源末端连接途径调节。     

基因组结构信息在动物系统发育研究中的应用

随着人类基因组和一些模式生物、重要经济生物以及大量微生物基因组测序的完成,生物学整体研究业已进入基因组时代.最近5～10年以来,利用基因组结构信息进行系统发育推断的研究形成了分类学和进化生物学中的前沿领域之一.相对于核苷酸或氨基酸序列中的突变而言,基因组的结构变化--内含子的插入/缺失、反转录子的整合、签名序列、基因重复以及基因排序等--是更大空间(或者时间空间)尺度上的相对稀缺的系统发育信息,一般用于科和科以上阶元间的亲缘关系研究.基因组全序列的获得和其中各基因位置的确定有利于将基因组中不同层次的系统发育信息综合起来,利用全面分子证据(total molecular evidence;包括基因组信息,DNA、RNA、蛋白质的序列信息,RNA和蛋白质的高级结构等)进行分子系统学研究.     

鲫鱼Hind Ⅲ高重复DNA序列的分子克隆

基因组DNA高重复序列的研究有助于解释许多重要的生命现象 ,如基因调节、基因转座、基因进化等 ,还可以用于进行种群的遗传分析。鱼类的DNA高重复序列研究资料较少 ,曾在鲤科鱼类发现HindⅢ高重复序列家族。本研究用HindⅢ内切酶消化 ,从鲫鱼 (Carassiusauratusauratus)基因组DNA也克隆出一种独特的高重复序列。序列测定揭示该重复序列长度为 175bp ,在单倍体基因组的拷贝数为 1× 10 5。鲫鱼HindⅢ高重复序列与鲫鱼属 (Carassius)其它同类已知的高重复序列存在某种程度的变异 ,而与鲤科其它属的已知的HindⅢ高重复序列完全不同     

重复顺序与基因表达

一、真核基因组与重复顺序 重复顺序DNA在真核生物基因组中普遍存在,最早研究是在随体中出现。1968年Britten等采用了复性动力学的研究方法获得了可靠的实验证据,并提出了真核基因组中都有高重复顺序,中重复顺序与单考贝DNA顺序。     

重复序列ERIC(IRU)研究进展

重复序列几乎存在于所有生物的基因组中。"肠道细菌基因间重复序列"(Enterobacterial Repetitive Intergenic Consensus,ERIC)是主要存在于肠道细菌的一类基因间重复序列,也称为"基因间重复单位"(Intergenic Repetitive Unit,IRU)。ERIC(IRU)首先在大肠杆菌(Escherichia coli)中发现,后来又在多种其他细菌中发现。ERIC(IRU)长127bp,有的还有插入序列。绝大多数ERIC(IRU)都可以转录,mRNA形成茎环结构。ERIC(IRU)局限于基因组可转录区,即多顺反子操纵子基因间区域,或开放阅读框架上、下游非翻译区。ERIC(IRU)很可能调节侧翼基因(flanking gene)的表达。ERIC(IRU)高度保守,可能其变异受到自然选择压力的限制或它本身就可能是"自私的DNA"(selfish DNA)。Versalovic等建立起ERIC-PCR,它可以有效地同时平行分析不同生态系统的结构差异以及动态监测同一生态系统微生物群落结构的变化。近年来这一技术逐渐运用到对动物肠道菌群的研究上。     

基因组编辑技术在昆虫功能基因组研究中的应用

基因组编辑技术是在生物基因组水平上对靶标序列进行定点编辑的一种重要手段。近年来,锌指核酸酶技术(ZFNs)、类转录激活因子核酸酶技术(TALENs)、成簇且规律间隔的短回文重复序列和相关Cas蛋白的DNA核酸内切酶系统(CRISPR/Cas)等基因组编辑技术的相继问世,为功能基因组的研究提供了有效的实验手段。这3种基因组编辑技术的基本工作原理都是通过定点切割基因组DNA双链,从而诱导内源性的修复机制产生定点突变。通过介绍这3种技术的国内外研究现状及发展趋势探讨了基因组编辑技术在昆虫科学中的应用发展前景。     

稻瘟病菌重复顺序PoR6和稻瘟病菌的分型

POR6是一具有高度多态性的稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)重复顺序。利用脉冲电泳技术和Southern分析,表明它是非均匀地散布于基因组中的。经测定POR6的拷贝数约为30—40,序列测定未发现在内部有更小的重复单位。用POR6作探针对44株稻瘟病菌进行DNA指纹分析,分析的中国北方地区的22个菌株可根据相似率归并成8个谱系。对一些转管培养中致病型发生变化的菌株用POR6进行指纹分析,发现这些菌株在转管过程中基因组DNA是有变化的。     

土霉素对扇形游仆虫(原生生物)种群生长及遗传多样性的影响

抗生素作为一类环境污染物在海岸带生境中广泛存在,它们对海洋原生生物遗传多样性的影响还不清楚.本工作以一种海洋纤毛虫原生生物(扇形游仆虫(Euplotes vannus))为例,研究了一种常见四环类抗生素(土霉素)对其生长的影响,并通过单细胞(个体)分析,探索了抗生素对其大核基因组中核糖体小亚基RNA基因(SSU r DNA)序列多样性的影响.结果表明,与对照组相比,3个土霉素处理组(1,10和20μg/m L)中纤毛虫的自然增长率随土霉素浓度升高显著降低,细胞大小则呈增大趋势.SSU r DNA序列单倍型多样性、核苷酸多样性和GC含量随抗生素浓度升高呈现降低趋势.序列单核苷酸多态性位点的碱基转换频率远高于颠换,但随土霉素浓度升高,颠换频率呈增加趋势.在20μg/m L处理组中,SSU r DNA序列中胸腺嘧啶(T)突变为胞嘧啶(C)的频率显著升高,而腺嘌呤(A)突变为鸟嘌呤(G)的频率显著降低.这表明,海岸带抗生素污染对纤毛虫表型与生理产生显著影响的同时也导致基因组内r DNA遗传结构的变化,显示纤毛虫原生生物可通过基因组高度的可塑性来快速适应抗生素胁迫.     

人类基因组结构变异

基因组结构变异通常是指基因组内大于1 kb的DNA片段缺失、插入、重复、倒位、易位以及DNA拷贝数目变化(CNVs)。人类基因组结构变异涉及数千片段不连续的基因组区域, 含数百万DNA碱基对, 可含数个基因及调控序列, 多种基因功能因此缺失或改变, 导致机体表型变化、疾病易感性改变或发生疾病。对基因组结构变异的研究, 有助于用动态的观点全面分析基因组遗传变异得到整合的基因型, 理解结构变异的潜在医学作用及机体整体功能的复杂性。文章从人类基因组结构变异的类型、研究方法, 对个体表型、疾病及生物进化的影响等方面综合阐述人类基因组结构变异的最新研究进展。     

基因组编辑技术研究进展

利用基因组编辑技术可以对生物基因组特定位点进行人工修饰,研究相关基因的功能,进而应用于基础研究和临床治疗方面。序列特异性的DNA结合结构域与非特异性的DNA修饰结构域组合而成的人工酶是基因组编辑工具的重要组成部分。主要介绍了锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、归巢核酸内切酶(Meganucleases)和成簇间隔短回文重复(CRISPR)4种基因组编辑技术的特点、原理、构建方法及应用,为相关的研究和应用提供参考。     

真核生物转座子鉴定和分类计算方法

重复序列是真核生物基因组的重要组成成分,根据其序列特征及在基因组中的存在形式,可以进一步分为串联重复、片段重复和散在重复。其中,散在重复大多起源于转座子。根据转座介质的不同,转座子又可分为DNA和逆转录转座子。转座子的转座和扩增对基因的进化和基因组的稳定具有显著的影响;同时与其他类型的重复序列相比,转座子的结构和分类更为复杂多样,使得对转座子的鉴定和分类更为复杂和困难。鉴于此,文章简要概括了转座子的功能及分类,总结了真核生物转座子鉴定、分类和注释的3个步骤:(1)重复序列库的构建;(2)重复序列的校正和分类;(3)基因组注释。着重介绍了每一步骤所采用的不同计算方法,比较了不同方法的优缺点。只有把多种方法结合起来使用才能实现全基因组转座子的精确鉴定、分类和注释,这将为转座子的全基因组鉴定和分类提供借鉴意义。     

棉属四倍体AD1与二倍体A2、D5基因组的同源SSR分析

SSRs(Simple sequence repeats)是一类广泛存在于动植物基因组的DNA短串联重复序列,是重要的基因组分子标记。比较不同基因组同源SSR的差异,有利于了解相近物种间的进化过程。文章使用雷蒙德氏棉基因组(D₅)、亚洲棉基因组(A₂)全基因组序列和陆地棉(AD₁)的限制性酶切基因组测序数据,进行全基因组SSR扫描,比较了A组和D组的SSR分布情况,通过识别3个基因组之间的同源SSR,比较它们之间同源SSR重复序列的差异。结果发现,A组和D组同源SSR的分布规律非常相似,但A组与AD组的同源SSR保守性比D组与AD组同源SSR的保守性强。与AD组同源SSR相比,A组中重复序列长度增长的SSR数量约为长度缩短的SSR数量的5倍,在D组中这一比值约为3倍。可以推测,四倍体AD组在与A组、D组的平行进化过程中,由于基因组融合,导致SSR的重复序列长度变化速率与二倍体A、D组有差异,同时这种差异可能导致了AD组SSR重复序列长度在进化过程中与二倍体相比有变短的趋势。文章首次对3个棉花基因组的同源SSR进行了系统地比较,发现了同源SSR在棉属四倍体基因组和二倍体基因组中的显著差异,为进一步揭示棉属基因组的进化规律提供了基础。     

人TRALL基因cDNA的克隆与序列测定

为研究人 TRALL的基因组结构 ,生物学性能和用于肿瘤生物治疗的可能性 ,利用反转录聚合酶链反应 (RT- PCR)从人急性早幼粒白血病细胞系 HL - 6 0细胞总 PNA中扩增出人 TRALL基因编码区 c DNA序列 ,将其克隆至 p GEM- T载体中 ,序列测定表明 ,克隆片段与文献报道的人TRALL基因编码区 c DNA序列完全一致。     

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.     

基于流式细胞术和K-mer分析的银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)植物基因组大小测定

金缕梅科(Hamamelidaceae)银缕梅属(Parrotia C.A.Mey.)仅包含银缕梅(Parrotia subaequalis(H.T.Chang)R.M.Hao&H.T.Wei)和波斯铁木(Parrotia persica(DC.)C.A.Mey.)两种落叶阔叶乔木,其中银缕梅是我国华东地区特有的Ⅰ级濒危珍稀保护植物,属东亚第三纪孑遗成分;其姊妹种波斯铁木则间断分布于伊朗北部,属北极第三纪孑遗植物类群。本研究首次利用流式细胞术和K-mer分析方法对银缕梅属两姊妹种的基因组大小进行了测定,建立和优化了以萝卜(Raphanus sativus L.‘Saxa’)为内标、WPB(Woody plant buffer)为细胞核解离液的两种植物单倍体基因组的DNA含量(DNA C值)流式测定的适宜体系,旨在为金缕梅科银缕梅属植物的全基因组测序、基因组学研究、种质资源开发和利用以及物种保育等提供前期基础数据参考;同时也可为金缕梅科其他属、种的基因组大小测定提供借鉴。主要研究结果如下:(1)通过流式测定银缕梅基因组大小约为971.45±13.91 Mb,波斯铁木基因组大小约为890.52±24.69 Mb;(2)K-mer分析估测银缕梅基因组大小为951.70 Mb,杂合率为1.740%,重复序列比例为77.50%;波斯铁木基因组大小为858.50 Mb,杂合率为0.695%,重复序列占74.30%;(3)银缕梅属于高杂合和高重复基因组,波斯铁木则属于微杂合和高重复基因组。本研究的结果为银缕梅属植物后续基于DNA三代高通量测序技术的全基因组测序、组装及去冗余处理等工作提供了重要的数据参考。