离子注入诱变莲花突变体分子机理的初步研究

低能离子注入技术作为生物物理诱变的一种新型技术, 在园艺植物育种方面具有很大的应用潜力, 但其诱变的分子机理目前知之甚少。文章对Fe+ 离子注入诱变的白洋淀红莲(Nelumbium speciosum Willd)突变体及其对照的基因组进行RAPD研究, 并将突变体和对照在辐射敏感位点的条带进行克隆测序及DNA序列分析。在已优化好的RAPD体系下扩增, 从110条随机引物中筛选出了10条可以稳定扩增出显著特异条带的引物, 引物多态性为9.09%。将这10条引物扩增出的辐射敏感位点的条带进行克隆测序, 并进行序列比对。结果显示: 突变体的总碱基突变频率为0.87%, 6个突变体的碱基突变频率存在着差异; 碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入, 在检测到的159个碱基突变中, 单碱基置换的频率(61.01%)高于碱基插入或者缺失的频率(38.99%), 在碱基置换中, 转换的频率(44.65%)是颠换频率(16.35%)的2.7倍, 其中C/T之间的转换所占比例最大, A→G和A→T也具有较高的替换频率; 构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱变发生变异, 除了没有C→G的置换外, 每一种碱基都可以被其他的几种碱基所置换, 但是胸腺嘧啶(T)具有较高的辐射敏感性。通过对碱基突变位点周边序列的分析发现, 嘌呤突变位点的周围嘌呤碱居多, 嘧啶突变位点的周围嘧啶碱居多。研究结果为揭示低能离子注入诱变作用分子机理提供了依据。     

SNPs分子标记技术在昆虫学研究中的应用

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)主要是指在染色体基因组水平上由于单个核苷酸的变异而引起的DNA序列多态性,包括单碱基的转换或颠换引起的点突变,其中最少出现1种等位基因频率不小于1%,常以双等位基因的形式出现,稳定而可靠。在目前的昆虫基因组研究中,SNPs标记的研究主要集中在果蝇、蚊媒、家蚕等一些模式生物。本文对SNPs标记在昆虫的种类鉴定、遗传图谱构建、种群遗传学、抗药性分子机理等方面进行了综述,最后展望了SNPs在种群遗传、标记辅助选择和生物进化等研究领域中的应用前景。     

低能N+辐照拟南芥诱导基因组DNA碱基变异分析

用低能N+离子束注入拟南芥后获得的稳定突变体T80Ⅱ作为实验材料, 对突变体植株进行了RAPD标记, 并将T80Ⅱ和对照部分RAPD特异条带进行克隆测序和DNA序列分析. 结果显示, 在可分辨的总计397个RAPD条带中, T80Ⅱ株系中有52个条带表现出差异, 包括条带的缺失和增加, 条带变异率为13.1%; 克隆的T80Ⅱ序列中, 平均每16.8个碱基出现1个碱基变异位点, 表现出较高频率的碱基突变. 碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入等. 在检测到的275个碱基突变中, 主要是单碱基置换(97.09%), 碱基缺失或者插入的比例较小(2.91%). 在碱基置换中, 转换的频率(66.55%)高于颠换的频率(30.55%). 此外, 构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱发变异, 而且每一种碱基都可以被其他3种碱基所替换, 但是胸腺嘧啶(T)的辐射敏感性要高于其他3种碱基. 通过分析突变碱基周边序列, 对低能N+离子注入拟南芥突变体引发的碱基突变热点进行了讨论.     

AeDNA: 水生生物eDNA数据库

环境 DNA (eDNA) 技术是一种生态和生物多样性监测和评价的新手段, 完整和准确的参考序列库是eDNA技术应用于水生生物多样性调查的基础。当前, 不同水生生物eDNA参考序列还存在诸多问题, 如不同类群使用的标记基因不同且资源较为分散, 部分参考序列分类不准确, 以及针对我国各类水体中水生生物eDNA参考序列不多等。针对上述问题, 研究构建了水生生物eDNA数据库(AeDNA, http://aedna.ihb.ac.cn/)。 AeDNA整合了DNA条形码和基因组两种类型参考序列。其中18S、28S、ITS、COΙ、12S、rbcL 等各类DNA条形码60余万条, 涉及2万余种鱼类、1万余种水生植物、1万余种底栖动物、1万余种浮游动物和1万余种浮游植物; 基因组包含线粒体、叶绿体等细胞器基因组6199个及万种鱼类基因组计划和万种原生生物基因组计划所产生的物种基因组。涉及的生境有江、河、湖、海、冰川和温泉等各类水环境, 尤其数据库构建团队贡献的6万余条参考序列, 具有我国丰富的各类水体生境信息。总体来说, AeDNA是一个数据量大、类群覆盖全、准确性高且具有我国水生生物特色的综合性eDNA参考序列库, 是水生态和水生生物多样性监测的重要基础资源。     

高通量测序分析口服抗生素大鼠肠道菌群组成变化

目的探讨口服抗生素大鼠肠道菌群变化。方法在雄性SD大鼠的饮用水中添加肠道不吸收的抗生素(新霉素、杆菌肽和游霉素),饮用1周后,收集粪便并提取细菌基因组DNA,PCR扩增r DNA的V4区特定序列,用Illumina Mi Seq平台测序,进行生物信息学分析大鼠粪便中肠道菌群的组成。结果与对照组相比,抗生素组样品的菌群多样性显著下降(P0.05)。克雷伯菌属、理研菌科等菌群百分比显著增高,乳杆菌属、拟杆菌目(S24-7)等菌群百分比显著下降。结论饮用抗生素的大鼠肠道菌群有显著变化。     

氟氏链霉菌离子束注入突变谱的分析

用低能N⁺离子束注入转谷氨酰胺酶产生菌氟氏链霉菌后,通过试验,初步确定了注入的效应曲线,获得了一系列突变菌株。提取原始菌株和突变菌株的DNA,采用PCR反应分段扩增出转谷氨酰胺酶基因进行单链构象多态性分析(SSCP),并将特异性条带克隆测序进行基因突变型的鉴定,分析离子束注入引起链霉菌基因的基因突变类型及特点。结果显示:碱基变异的类型包括转换、颠换和缺失。在检测到的24个碱基突变中,主要是碱基的置换(87.5%),碱基缺失的比例比较小(12.5%)。在碱基置换中,转换的频率(58.3%)高于颠换的频率(29.2%)。转换主要以C→T,A→G为主,颠换以G→T,C→G为主。此外构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱发变异,其中胞嘧啶发生突变的频率较高。     

SNPs及其在水产动物遗传学与育种学研究中的应用

1 SNP简介1.1 SNP的概念单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)指基因组DNA序列中某个特定位点的单个核苷酸发生变异而引起的序列多态性,包括单碱基的转换、颠换、插入及缺失等形式,其中一种等位基因在群体中的频     

两株不同地域的家蚕微孢子虫分离株的细胞侵染力 比较及遗传多样性分析

家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)是蚕业生产上一种毁灭性病害—— 微粒子病的病原体。文章将安徽和重庆两地域来源的病原性家蚕微孢子虫分离株进行草地贪夜蛾Sf9细胞感染性检测, 结果显示二者对细胞的侵染能力存在显著差异。为进一步探讨不同家蚕微孢子虫分离株的种群多态性, 进行了孢子虫核糖体DNA序列的测定和系统聚类比较, 结果表明SSU rDNA(Small subunit ribosomal DNA)和ITS(Internal transcribed spacer)在不同地域的种群差异性并不显著。通过检索重庆株全基因组数据及其他地域株rDNA序列, 显示在家蚕微孢子虫rDNA元件的部分SSU rDNA结构复制子中存在MITE-like转座元件的插入, 表明家蚕微孢子虫rDNA结构的多样性。     

表观遗传学研究的模式生物——粗糙脉孢菌

丝状真菌粗糙脉孢菌是一种作为遗传学研究的经典模式生物.通过对粗糙脉孢菌5S r RNA基因的组成和在染色体上分布的研究,揭示了丝状真菌中存在的一种基因组防御机制——重复序列诱导的DNA点突变(RIP).通过对发生突变的5S r RNA假基因的研究还发现,粗糙脉孢菌中存在一种重要的表观遗传修饰——DNA甲基化,随后的深入研究使粗糙脉孢菌成为解析DNA甲基化机制的最重要模式生物之一.粗糙脉孢菌基因转化操作引起的营养生长阶段同源基因的沉默(quelling)是由RNAi途径调控的,同时该途径也是调控减数分裂过程中非配对DNA诱发的基因沉默(meiotic silencing)的关键.由于粗糙脉孢菌基因组简单,且存在与高等真核生物相同的DNA甲基化和多种组蛋白的修饰,使其成为今后深入研究组蛋白修饰与染色质重塑等表观遗传现象参与基因表达调控和基因组稳定性维持的重要模式生物之一.     

低能N+辐照拟南芥诱导基因组DNA碱基变异分析

用低能N~+离子束注入拟南芥后获得的稳定突变体T80Ⅱ作为实验材料,对突变体植株进行了RAPD标记,并将T80Ⅱ和对照部分RAPD特异条带进行克隆测序和DNA序列分析。结果显示,在可分辨的总计397个RAPD条带中,T80Ⅱ株系中有52个条带表现出差异,包括条带的缺失和增加,条带变异率为13.1％;克隆的T80Ⅱ序列中,平均每16.8个碱基出现1个碱基变异位点,表现出较高频率的碱基突变。碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入等。在检测到的275个碱基突变中,主要是单碱基置换(97.09％),碱基缺失或者插入的比例较小(2.91％)。在碱基置换中,转换的频率(66.55％)高于颠换的频率(30.55％)。此外,构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱发变异,而且每一种碱基都可以被其他3种碱基所替换,但是胸腺嘧啶(T)的辐射敏感性要高于其他3种碱基。通过分析突变碱基周边序列,对低能N~+离子注入拟南芥突变体引发的碱基突变热点进行了讨论。     

长江口低氧区沉积物表层纤毛虫多样性及其时空变化

利用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹图谱和测序技术,以及Ludox-QPS(密度梯度离心-定量蛋白银染色)方法,研究了2011年4月和8月长江口低氧区3个站位表层沉积物中纤毛虫多样性及季节变化.结果表明:不同站位之间纤毛虫分子多样性存在显著差异(ANOSIM分析:R=0.896,P=0.0001),但季节变化不显著(R=0.043,P=0.207).序列数最多的类群为旋唇纲中的寡毛类和舞毛类纤毛虫.Ludox-QPS法研究的纤毛虫活动虫体的种类数及丰度可维持在较高的水平,且在夏季增高2～5倍.Ludox-QPS法与DGGE技术检测到的不同站位间纤毛虫多样性变化趋势基本一致.但Ludox-QPS法检测到纤毛虫活动虫种类数及丰度随季节更替变化显著,该法检获的纤毛虫种类数高于DGGE条带数.长江口低氧区的纤毛虫丰度及多样性较高,可为潜在的水母水螅体提供食物支撑.     

长江白甲鱼ITS2序列结构和群体遗传多样性

对长江白甲鱼(Onychostoma sima)样本核DNA进行PCR扩增,获得白甲鱼核DNA上编码核糖体5.8SrRNA和28SrRNA基因的部分序列和完整的ITS2序列(876bp)。运用DNA分析软件对白甲鱼2个驯养群体(重庆水产研究所长寿湖珍稀鱼类繁育中心及涪陵鱼种场)进行了遗传多样性分析。结果表明:该序列平均T、C、A和G碱基组成为22%、32.5%、29.6%和15.8%,颠换Tv=40,转换Ts=10,转换和颠换比值为R=Ts/Tv=0.25。40个体都是单倍型,单倍型多样度为H=1.000,平均核苷酸差异系数K=5.978,核苷酸多样性Pi=0.0682。中性检验及聚类分析表明,两个群体没有分化成单一的群体,两个驯养群体遗传多样性高,种质质量良好。     

拟穴青蟹线粒体COI基因序列克隆及SNPs位点分析

根据拟穴青蟹(Scylla paramamosain)线粒体全序列设计引物,采用PCR产物双向测序法,克隆了线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(COI)基因部分序列(761 bp),并筛选、分析了拟穴青蟹的SNPs位点.共分析了采自福建省宁德市的16只拟穴青蟹,另外,从GenBank数据库中下载了31条前人提交的拟穴青蟹COI基因序列(长度在425-522 bp之间).利用MEGA 4.0软件对所有序列进行比对分析,结果表明碱基T、C、A和G的平均含量分别为37.6％、17.8％、28.9％和15.7％,G+C的含量平均为33.5％.分析结果表明,在所克隆的761bp的COI基因序列中共发现29个SNPs位点,其出现频率为3.8％.在这29个SNPs位点中,13个为C/T转换(占44.8％),12个为A/G转换(占41.4％),2个为A/T颠换(占6.90％),1个为G/C颠换(占3.45％),另有一个位点(201 bp处)发生了A/C颠换和C/T转换两种类型的碱基替换.氨基酸分析表明,在29个SNPs位点中,有9个位点属于非同义突变,引起了氨基酸的变化;其他20个位点属于同义突变,未引起氨基酸的变化.这将为拟穴青蟹遗传背景和群体遗传多样性研究提供新的分子标记.     

微孢子虫的进化起源与系统分类现状

系统回顾了微孢子虫起源进化的研究进展及其系统分类现状。近30年来,一些依据SSU r DNA序列、翻译延伸因子1α序列、直系同源蛋白基因树及真菌蛋白质组生命树等的研究支持微孢子虫起源于原生生物。但同时大量的单基因或多基因系统发育研究又支持微孢子虫起源于真菌。最近一系列独立的系统基因组学研究结果,加上在罗兹菌门中发现了介于真菌和微孢子虫中间类型的近微孢虫菌属(Paramicrosporidium)、线孢虫菌属(Mitosporidium)和噬核菌属(Nucleophaga),进一步支持微孢子虫起源于罗兹菌门的噬核菌属谱系。     

Drosophila auraria复合种Period基因Thr-Gly区段的初步研究

测定了金色果蝇复合种（Drosophila auraria species complex）5个姐妹种（sibling species）和D.rufa的period(per)基因的Thr-Gly区段序列。该区段序列分析表明：DNA序列的碱其组成拥有果蝇其他基因的共同特点;颠换数多于转换数,两两种种间的颠换率与转换率的总比值为2～5,密码子第3位的颠换与转换的比值为2.5～5;同义替换/异义替换（Ks/Ka）值远大于10,且有的物种间根本不存在非同义突变,低的Ka值说明该复合种的per基因Thr-Gly区段在进化过程中可能承受着较强的选择压力。运用所得的核苷酸序列构建Drosophila auraria复合种的系统发育树,为澄清该类群的系统演化关系提供了新的线索。     

土霉素胁迫下拟南芥基因组DNA甲基化的MSAP分析

以拟南芥 (Arabidopsis thaliana)为材料,研究不同土霉素浓度下拟南芥幼苗生长发育及基因组DNA的甲基化水平和变化模式。结果表明,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫对拟南芥幼苗的根长和株高有显著抑制作用;但对拟南芥幼苗的侧根数量有显著促进作用。甲基化敏感扩增多态性 (methylation-sensitive amplification polymorphism, MSAP)分析表明,经3、5、7\,9 μmol/L土霉素处理后基因组DNA甲基化比率分别为17.91%、12.50%、11.81%和14.62%,均低于对照 (18.18%)。结果表明,拟南芥经土霉素胁迫后存在基于 DNA甲基化水平和模式改变的表观遗传变异,5-甲基胞嘧啶百分含量的变化无统一趋势或规律。与对照相比,3、5、7\,9 μmol/L土霉素胁迫下拟南芥幼苗基因组DNA的甲基化和去甲基化分别为13.29%、9.22%、8.03%、12.59%和2.80%、4.26％、5.11%、4.90％。由此推测,DNA甲基化可能是植物适应土霉素胁迫机制的机制之一。     

纤毛虫两型核之间的基因组重组

纤毛虫原生动物是一大类结构高度特化、多样性极高的单细胞真核生物。该类群的主要特征是具有高度分化的细胞器、分司不同功能(负责生殖的小核和营养的大核)的两型细胞核以及特有的接合生殖方式。纤毛虫独特的两型核结构为有性生殖过程中全基因组范围的DNA重组提供了可能:包括染色体的断裂、序列的删除、基因组的重排、染色体多倍化等。新近的研究显示,这一过程由RNA介导的表观遗传学控制。现就纤毛虫的基因组重组过程及其RNA相关的分子机理进行概述,并简要介绍作为其基础的大小核结构特点和有性生殖行为。     

假基因的组成、分布及其分子进化

假基因(pseudogene)是指基因组中与正常基因序列相似, 但是缺乏功能的DNA 序列。通过序列同源性搜索, 可以收集基因组中假基因的群体特性、染色体分布和同源家族等特性。假基因很好地保留了数百万年前基因组中祖先基因的分子记录, 被视为“基因化石”, 因此假基因在进化和比较基因组学中是重要的资源。应用假基因和基因比较体系, 可以探究生物基因的进化史和基因组稳定性。如: 用Ka/Ks比值确定假基因的自然选择压、物种亲缘关系和进化距离, 分析假基因自身的进化趋势, 探讨DNA 突变的成因等。     

假基因的组成、分布及其分子进化

假基因（pseudogene）是指基因组中与正常基因序列相似,但是缺乏功能的DNA序列.通过序列同源性搜索,可以收集基因组中假基因的群体特性、染色体分布和同源家族等特性.假基因很好地保留了数百万年前基因组中祖先基因的分子记录,被视为＂基因化石＂,因此假基因在进化和比较基因组学中是重要的资源.应用假基因和基因比较体系,可以探究生物基因的进化史和基因组稳定性.如：用Ka/Ks比值确定假基因的自然选择压、物种亲缘关系和进化距离,分析假基因自身的进化趋势,探讨DNA突变的成因等.     

小麦和水稻叶绿体基因组进化中核苷酸替代的种属特异性

以玉米叶绿体基因组为参照序列,采用三序列比较法系统分析了小麦和水稻分化过程中叶绿体基因组核苷酸替代的发生方式.结果表明,小麦中存在(A+T)/(G+C)替代偏差,水稻则无,该差异对小麦和水稻分化后叶绿体基因组G+C含量产生不同的影响,替代使小麦叶绿体基因组G+C含量降低、水稻叶绿体基因组G+C含量表现增加.无论在编码区、非编码区,还是不同功能基因区,小麦叶绿体基因组转换与颠换的比值都显著低于水稻.小麦和水稻叶绿体基因组进化中核苷酸替代呈现种属特异性.