分子标记在植物学中的应用及前景

1　引言随着近年来分子生物学的发展,遗传标记的种类已越来越多,不只局限于传统的形态标记,分子标记尤其显示出独特的优越性,并被广泛地应用于植物学研究的各个领域。那么什么叫标记呢?King和Stansfield〔1〕将其定义为代表一个位于染色体上已知位点的基因或一种清晰的表型性状。总的来说,分子标记目前主要应用于两方面:一是作为基因,尤其是一些重要农艺性状基因如抗虫、抗病基因或数量性状基因的检测尺度,要做到这点,首先必须确定与目的基因紧密连锁的分子标记;二是作为种群分析、种质资源分析及遗传育种的研究依据。2　分子标记的种类及…     

分子标记在家畜遗传多样性研究中的应用

家畜遗传多样性是生物多样性的重要组成部分,与人类未来的生存与发展密切相关。中国拥有丰富的地方家畜品种资源,但由于保种不当和盲目引进外来品种进行杂交、资金缺乏等原因,许多品种已濒临灭绝。如何保存利用好我国优良的家畜遗传资源已成为越来越严峻的问题。随着生物学技术的不断发展与完善,许多分子标记技术已经应用于畜禽遗传资源的研究。简要介绍了在家畜遗传多样性研究中应用最广的几种分子标记及其特性,讨论了在家畜遗传多样性的研究中如何选用适当的分子标记。     

分子标记在猕猴遗传多样性研究中的应用

分子标记目前已成为研究遗传多样性的主要工具,为此,简要综述了几种常用的分子标记(RFLPs、RAPD、mtDNA、微卫星DNA、SNPs)的检测方法及其在猕猴种群遗传多样性研究中的应用,为国内猕猴遗传多样性的研究提供参考。     

分子标记及其在核桃遗传多样性研究中的应用

核桃是我国重要的坚果和木本油料树种之一,具有重要的学术研究和经济价值。现代分子标记技术的迅速发展为核桃的种质鉴定、遗传育种、遗传多样性分析、亲缘鉴定等提供了崭新途径。本文主要介绍RFLP、RAPD、AFLP及SSR等几种分子标记技术的主要原理、特点以及在核桃遗传多样性方面的研究进展,分析了分子标记在核桃遗传多样性研究中的主要问题,并对其发展提出了展望。     

分子标记在啤酒花种质资源研究中的应用

该论文利用分子生物学中常用的DNA分子标记对世界各地现存的野生和栽培的啤酒花种质资源遗传多样性研究的应用进展做一综述。通过查阅和研读20世纪90年代以来发表的各类文献进行归纳总结。发现DNA分子标记相比形态学标记和细胞学标记具有结果准确、稳定的特点,常用的分子标记技术有RAPD、RFLP、ISSR、SSR、AFLP、EST等;研究发现北美洲的啤酒花遗传多样性要高于欧洲的啤酒花,基因变异程度也相对较高;野生啤酒花的基因序列具有丰富的基因多样性,可在分子杂交遗传育种中作为一个种质去改善栽培品种的某些不良性状。因此,利用分子标记研究啤酒花的遗传多样性将对啤酒花的优良育种提供理论指导和技术支持,目前较为理想的技术是SSR和AFLP。     

DNA分子标记在木耳属真菌中的应用研究进展

介绍了目前已在木耳属真菌中广泛应用的几种DNA分子标记技术(RFLP、RAPD、AFLP、ISSR、SRAP、SCAR、ITS、IGS),以及这些标记在木耳属真菌系统发育、分类研究、种间和种内鉴定、遗传多样性分析等方面的应用,并展望了这些标记技术在木耳属真菌中的应用前景。     

分子标记在百合属植物遗传多样性研究中的应用

介绍分子标记技术及其发展概况,并重点论述几种常见分子标记技术如随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphism DNA,RAPD)、简单重复序列间区(inter-simple sequence repeat,ISSR)、扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)和内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)等的基本原理、技术上的优缺点及其在百合属植物遗传多样性研究中的应用现状,同时对分子标记技术在百合属植物遗传多样性研究中的应用前景进行展望.     

DNA分子标记在柑桔中的应用

ＤＮＡ分子标记是最为理想的遗传标记 ,依其多态性检出所用的分子生物学技术 ,大致可分为Ｓｏｕｔｈｅｍ杂交技术为核心的分子标记和ＰＣＲ技术为核心的分子标记。前者的代表性技术有ＲＥＬＰ(ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｆｒａｇｍｅｎｔｌｅｎｇｔｈｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ)和ＤＮＡ指纹技术 (ＤＮＡｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ)。后者的代表性技术有ＲＡＰＤ(ｒａｎｄｏｍａｍｐｌｉｆｉｅｄｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃＤＮＡ)、ＳＣＡＲ(ｓｅｑｕｅｎｃｅｃｈａｒａｃ ｔｅｒｉｓｔｉｃａｍｐｌｉｆｉｅｄｒｅｇｉｏｎ)…     

基于EST数据库进行SNP分子标记开发研究进展及在猕猴桃属植物中的应用研究

对基于EST数据库开发SNP标记的特点、开发策略等进行了综述,并介绍了在中华猕猴桃复合体(Actinidia chinesis Planch.)中开发EST-SNP的基本思路和初步结果,为后续分子实验验证及其在自然居群中的应用奠定基础,并为其它相关物种的EST-SNP分子标记开发提供借鉴.     

核基因在鸟类分子系统发育学研究中的应用

核基因作为一种新的遗传标记,近年来被广泛应用于鸟类分子系统发育研究中.核基因与线粒体基因位于不同的遗传载体上,因此被引入到系统发育学研究中为物种树的重建提供独立的证据.常用的外显子标记为重组激活基因1(RAG-1),重组激活基因2(RAG-2),癌基因c-myc,原癌基因c-mos,它们由于缓慢的进化速率而被用于鸟类高级分类阶元的系统学研究中.常用的内含子标记是β纤维蛋白原基因内含子7(β-fibrinogen intron7,β-fibint7),肌红蛋白基因内含子Ⅱ(myoglobin intionⅡ).内含子标记通常与线粒体序列联合使用,形成具有互补系统发育信号的数据集,应用于各种分类阶元的系统学研究中.     

火炬松热胁迫cDNA文库的表达谱分析

以火炬松热胁迫cDNA文库的EST序列为材料,对EST序列进行聚类、拼接等处理后,再进行Blast同源比对以及基因GO注释分析。研究结果如下:从Forest TreeDB数据库中下载了火炬松热胁迫cDNA文库的所有EST序列,共4 283条。EST序列经CAP3拼接后,获得2 062个UniGene,其中934个Contig,1 128个Singletons。对UniGene进行同源检索,按照GO的分子功能、生物过程和细胞组分三个不同分类角度分类,被赋予功能的基因数累计达4 661个,但365个(17.7%)的序列与核酸和蛋白数据库无序列同源性,即17.7%为新发现的基因。经对所有具有功能的基因研究发现,受外界胁迫表达的抗逆相关基因含量较高。上述研究结果对于研究火炬松热胁迫基因表达特征与抗逆分子机制具有一定的借鉴价值,以及开发火炬松新分子标记与开展分子辅助育种具有一定的指导意义。     

罗汉果果实不同发育时期SSH文库的构建

以罗汉果授粉后50 d和70 d果实为材料,利用抑制消减杂交技术构建了罗汉果果实在不同生育时期皂苷生物合成相关基因的差减cDNA文库.在正向差减文库(70 d为tester,50 d果实为driver)中随机挑选了641个cDNA阳性克隆测序,得到622条有效序列,重组率在96%以上.外源片段的长度分布在101～934...     

日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏ESTs 分析与比较转录组研究

以日本七鳃鳗(Lampetra japonica)肝脏为材料构建cDNA文库, 在文库中随机挑选克隆子进行测序共得到10077条有效ESTs(expressed sequence tags)序列. ESTs序列分析显示, 8515条ESTs拼成648条片段重叠群, 共得到2210条转录本, 其中47.06%的转录本预测为全长序列; 利用BLAST程序在GenBank数据库中进行同源性搜索发现2053条转录本有同源序列匹配, 占总转录本的92.9%. 更进一步对这些基因产物进行Gene Ontology注释, 结果发现, 在日本七鳃鳗肝脏中与有颌类免疫、凝血和代谢相关的基因大量表达, 并预测了8个新基因. 通过对日本七鳃鳗与底鳉(Fundulus heteroclitus)、鼠(Mus musculus)、牛(Bos taurus)和人(Homo sapiens)肝脏转录组的比较分析, 发现日本七鳃鳗肝脏中比其他物种优势表达的是甲壳质酶和多糖代谢等相关的基因, 这些基因可能在日本七鳃鳗免疫中发挥重要作用. 此外, 也利用TargetScan软件对日本七鳃鳗肝脏转录组中3′UTR区进行microRNA靶标识别, 结果发现了与人类癌症基因调控同源的microRNA靶标, 这为研究人类癌症提供了有益的线索. 上述结果将为七鳃鳗功能基因和蛋白组学的研究以及脊椎动物的基因组进化提供重要的理论基础.     

草鱼肠道cDNA文库构建及部分ESTs分析

本项研究以雌性草鱼肠道为实验材料,采用非均一化的Oligo-dT引物定向克隆技术构建了草鱼肠道组织的cDNA文库,对文库质量的分析结果表明：cDNA文库的库容量至少为2．3×10^5,重组率达95％,平均插入片断长度大于1000bp。挑取cDNA克隆进行5’端测序,总共进行了1571个成功反应,其中1411条ESTs长度大于100bp,初步拼接得到939个单基因簇（Unigene）,其中包括188个重叠群（Contigs）,751个单拷贝EST（Singletons）。使用BLAST软件将这些序列同GenBank等数据库进行比对、查询和注释,结果显示418条序列有相关同源性,其他的521（55．5％）条序列没有明显的同源性（E-valu≤1．00E-10）,但是也同时揭示出在这些ESTs中能够发现新功能基因的相当可能性。本研究结果对草鱼以及其他鲤科鱼类的消化系统功能基因的筛选和发现具有指导意义。此外,草鱼肠道cDNA文库的构建和EST测序工作将为草鱼基因组计划的实施奠定基础。     

cDNA文库技术在植物抗旱机制研究中的应用

cDNA文库是指生物不同生长发育时期特定组织或器官所转录的全部mRNA经反转录形成的cDNA与载体连接后形成的克隆的集合,在基因分离、克隆及功能研究中具有重要作用.就cDNA文库构建及其在植物抗旱机制研究中的应用进行综述.     

油菜EST-SSR标记的建立

在油菜17987条非冗余EST中,共发掘出了2083个EST-SSR,分布于2443条EST中,发生频率是13.58%,平均分布距离为4.34kb。在油菜EST-SSR中,二、三核苷酸重复是主要的重复类型,二者出现的频率相近,占总SSR的89.05%。AG/CT和AAG/CTT是二、三核苷酸中的优势重复类型,分别占二、三核苷酸重复类型的84.31%和37.71%。进一步设计了23对SSR引物,通过梯度PCR试验确定了各引物的适宜退火温度,并利用非变性聚丙烯酰胺凝胶银染对这些引物在10个油菜品种中的扩增情况和多态性进行了检测。有21对引物显示扩增,引物可用率为91.30%;有12对引物显现出多态性,占可扩增引物的57.14%。本研究结果证明根据油菜EST建立SSR标记是有效、可行的。     

病毒感染草鱼胸腺的EST分析和免疫相关基因的鉴定

以感染草鱼(Ctenopharyngodon idellus)出血病病毒(GCHV)的草鱼胸腺为材料,构建了草鱼胸腺的SMARTcDNA文库.筛选文库获得到1933条有效EST序列.BLASTX分析显示,583条序列在公共数据库中能找到同源基因(E-value≤1.00E 10-3,Identities≥30%),另外1350条序列则找不到显著同源性.已知基因按具体功能可划分为6类,大部分与细胞内的各种生理过程、细胞结构以及免疫防御相关.研究结果从分子水平上表明鱼类的胸腺在机体感染病毒的免疫反应中发挥重要作用,同时也表明胸腺组织在病毒感染后可能表达很多目前还不清楚功能的新基因.     

功能基因组学在寻找植物耐盐基因方面的研究进展

通过进化各异的模式生物基因组研究的比较及通过使用一些技术和表达序列高通量的分析,基因表达的系统分析,定向或随机诱变,功能获得或突变互补等技术,在植物耐盐方面已取得一些进展。     

金钱鱼毒腺cDNA表达文库的构建及EST序列分析

以金钱鱼 (Scatophagusargus)毒腺为出发材料 ,构建以真核表达载体pcDNA3 0为基础的金钱鱼毒腺cDNA表达文库 .应用SMARTTM cDNALibraryConstruction技术和生物信息学分析等方法 ,通过对文库克隆的序列测定和初步生物信息学分析 ,获得了 2 0 1个金钱鱼新表达序列标签 (ESTs) ,其中已确定全长cDNA的克隆有 2 7个 ,包括多个核糖体大小亚基蛋白 (ribosomalprotein)、细胞凋亡相关蛋白 (programmedcelldeath 10 ) ,G蛋白信号调控子 (Gproteinsignalingregulator)、胸腺素(thymosinbeta 4 )、延伸因子 (translationelongationfactor 1 alpha)和泛素 (ubiquitin)等 .金钱鱼毒腺cDNA表达文库的成功构建 ,为研究金钱鱼毒腺的活性组分及其作用机制奠定了基础 ,也是分离新基因不可多得的重要资源     

Data mining for simple sequence repeats in expressed sequence tags from barley,maize, rice,sorghum and wheat

Plant genomics projects involving model species and many agriculturally important crops are resulting in a rapidly increasing database of genomic and expressed DNA sequences. The publicly available collection of expressed sequence tags (ESTs) from several grass species can be used in the analysis of both structural and functional relationships in these genomes. We analyzed over 260000 EST sequences from five different cereals for their potential use in developing simple sequence repeat (SSR) markers. The frequency of SSR-containing ESTs (SSR-ESTs) in this collection varied from 1.5% for maize to 4.7% for rice. In addition, we identified several ESTs that are related to the SSR-ESTs by BLAST analysis. The SSR-ESTs and the related sequences were clustered within each species in order to reduce the redundancy and to produce a longer consensus sequence. The consensus and singleton sequences from each species were pooled and clustered to identify cross-species matches. Overall a reduction in the redundancy by 85% was observed when the resulting consensus and singleton sequences (3569) were compared to the total number of SSR-EST and related sequences analyzed (24606). This information can be useful for the development of SSR markers that can amplify across the grass genera for comparative mapping and genetics. Functional analysis may reveal their role in plant metabolism and gene evolution.