一个巴西橡胶树钙调素基因假基因的识别

以巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)基因组DNA为模板,根据胶乳钙调素基因HbCaM序列设计引物,利用PCR方法克隆获得了1 319 bp和447 bp的两个DNA片段.序列分析表明,1 319 bp的DNA长片段为胶乳钙调素基因HbCaM的DNA片段,含有两个外显子(77 bp和373 bp)和1个内含子(869 bp),包含了HbCaM cDNA编码区447 bp的全部序列;447 bp的DNA小片段与HbCaM cDNA核苷酸序列同源性高达98%,ORF分析发现,位于406?bp处的碱基C突变为T,即三联体密码CAG突变为终止子TAG使翻译提前终止,其余5个差异碱基都不影响或改变正常的翻译.推测此447 bp的DNA片段为巴西橡胶树钙调素HbCaM基因的假基因,命名为HbCaMP1.     

脊椎动物假基因

假基因(pseudogene)是出现在特定种群基因组中无功能的基因拷贝,在不同的生命形式特别是脊椎动物中较为常见,未加工假基因和加工假基因的产生机制不同,在分子遗传学领域,识别假基因结构和功能有非常重要的作用。     

假基因研究进展

假基因是功能基因的缺陷拷贝,它在序列结构上与功能基因非常相似,但已丧失了正常的蛋白质编码功能．假基因曾被认为是一类典型的非编码“垃圾DNA”,而如今人们发现假基因在基因表达调控和基因组进化过程中发挥着重要作用．从假基因的起源、序列结构特征、假基因的识别、假基因在染色体上的分布、分子进化规律,以及假基因功能等几个方面较为全面地介绍了该领域的最新研究进展．     

动物线粒体假基因的识别及其在进化生物学中的应用

在真菌、昆虫、无脊椎动物和脊椎动物等许多分类单元中,都已发现mtDNA序列的核转座现象。在PCR扩增时,往往同时扩增出mtDNA和细胞核中线粒体假基因(Numts),Numts混淆系统发育和群体遗传研究,得出错误的结果。本文综述了Numts的检查和避免的方法,以及在进化生物学研究中的应用进展。     

假基因的研究进展

伴随着人类基因组计划的完成和后基因组计划的实施,对占人类基因组约97％的非编码序列的研究已展开。在人类、线虫、果蝇以及酵母等生物体中已经发现大量假基因。本文对假基因的命名与分类、结构特征、分布特点、产生过程、识别程序、假基因与蛋白质结构关系、假基因是否具有功能以及在进化过程中作用进行了综述。     

人类基因组上的假基因

假基因是基因组上与编码基因序列非常相似的非功能性基因组DNA拷贝,一般情况都不被转录,且没有明确生理意义。假基因根据其来源可分为复制假基因和已加工假基因。迄今为止,明确鉴定的人类假基因多为已加工假基因,有8000个之多。在Swiss-Prot/TrEMBL收录的编码蛋白质的将近25500个基因序列中,约10％在基因组中有一个或多个近全长已加工假基因。其余的功能基因都没有已加工假基因。核糖体蛋白基因具有最多数量的已加工假基因,约有l700个(占已加工假基因数的22％),少数基因,如cyclophilinA、肌动蛋白(actin)、角蛋白(keratin)、GAPDH、细胞色素C(cytochromec)和nucleophosmin等则有很多份已加工假基因。总体上讲,假基因在人类染色体上的分布与染色体长度成比例,但已加工假基因在GC含量为41％～46％的染色体区域密度最高。已加工假基因的拷贝数和功能基因在生殖器官中的表达高度一致,说明许多假基因发生在胚胎阶段,另外也和基因中GC含量和基因大小密切相关。假基因的准确鉴定对基因组进化、分子医学研究和医学应用具有重要意义。     

假基因鉴定及其功能分析

被称为"垃圾基因"的假基因是真核生物基因组中的重要组成部分。近年来对假基因的功能研究表明其并非是基因组中的沉默成员。如一些假基因参与RNA转录,一些假基因转录本能够形成小干扰RNA(siRNA),通过小RNA干扰作用调节功能基因。另外,还有研究发现,一些假基因能够通过microRNA调节肿瘤抑制因子。然而,对假基因功能的深入挖掘需要建立在对其更精准、更全面的鉴定基础之上。随着各物种全基因组测序的完成及序列比对算法的完善,全面而又精确地鉴定假基因已经成为可能。下文就近年来假基因相关鉴定方法、调节功能以及在进化上的意义进行了阐述,并对未来假基因研究方向进行了展望。     

长春花生物碱生物合成途径和相关酶及其基因调控的研究进展

从长春质碱、文多灵、蛇根碱和阿吗碱及长春碱、长春新碱等的生物合成途径和催化酶及其基因的表达调控等方面概述了长春花生物碱的生物合成途径和代谢调控的研究进展,并对已经被分离和纯化或克隆的催化酶及其基因作了简要介绍。     

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。     

哺乳动物Bax基因在长春花细胞中的诱导表达及其对长春花生物碱合成的促进作用

Bax是哺乳动物细胞凋亡基因Bcl-2家族中的一员. 以往的研究报道表明, Bax基因可以诱发拟南芥等模式植物的超敏反应 (hypersensitive reactions, HR). 为了考查Bax基因对药用植物细胞次生代谢产物合成的影响, 我们构建了长春花雌二醇诱导型Bax基因工程细胞系. 实验结果表明, 转基因长春花细胞中Bax基因的表达水平对β-雌二醇浓度呈现明显的依赖性, 说明雌二醇诱导型启动子可以有效控制转基因长春花细胞中Bax基因的表达. 在30 μmol/L β-雌二醇处理下, 转基因长春花细胞中的长春花碱和总生物碱含量分别比野生型细胞高5. 0和5. 5倍, 表明哺乳动物Bax基因对长春花细胞中生物碱的合成具有促进作用. Northern blotting和Western blotting检测结果表明, Bax基因可以提高转基因长春花细胞中萜类吲哚碱生物合成途径关键酶基因Tdc和Str的转录水平, 并且促进细胞中防御相关蛋白PR1的积累, 说明Bax基因可以诱发长春花细胞的防御反应, 激活细胞中萜类吲哚碱生物合成途径, 从而提高长春花生物碱的合成代谢流量. 研究结果表明, 哺乳动物Bax基因可以从细胞水平上促进植物次生产物的合成, 为植物细胞次生代谢产物合成的分子调控提供了一种新的策略.     

长春花核型的研究

对长春花属的长春花(Catharanthus roseus(L.)G.Don)、白长春花(C. roseus(L.)G.Don'Albus')和黄长春花(C.roseus(L.)G.Don'Flavus')的染色体数目和核型进行了研究.结果表明,它们的核型公式均为2n=2x=16=2m 12sm 2T,均属于"3A"核型,染色体数目均为2n=16,但它们的端部和中部着丝点染色体在核型分析中的排列次序不同.     

长春花愈伤组织的诱导及限速酶活性的研究

长春花生物碱是目前应用最有效的天然植物抗肿瘤药物,目前利用生物工程生产长春花生物碱成果甚微。通过对长春花愈伤组织的诱导条件进行研究,同时对植株各部位的色氨酸脱羧酶(TDC)、过氧化物酶(POD)进行精确测定。认为长春花愈伤组织的诱导以MS培养基、激素2,4-D 2 mg/L和6-BA 0.5 mg/L最好,生物碱的合成是植物体多器官共同参与的结果。     

人工种植长春花生物学性状和生物碱含量的季节动态

以人工种植的长春花（Catharanthus roseus（L.）G. Don）为材料,研究了一个生长季节内长春花的生物学性状和生物碱含量的季节动态。研究发现,长春花的株高、生物量和叶片数呈现相似的生长趋势,即前期（5~7月）缓慢增长、中期（7~9月）快速增长和后期（9~10月）增长缓慢3个明显的季节生长特征,而花总数在前期和中期也呈现相似的规律,但在后期（9~10月）快速下降。长春花叶片中3 种生物碱含量的季节变化规律明显,变化趋势相一致。3 种生物碱的含量在一个生长季节内均是先增加后降低再增加的趋势,且3 种生物碱含量均在7月下旬和10月下旬出现2个明显的高峰值。长春花叶片中长春碱含量与长春质碱和文多灵含量之间均有较强的正相关,且与文多灵含量呈显著的正相关（p<0.05）,长春花叶片中长春质碱含量与文多灵含量之间呈显著的正相关（p<0.05）。因此,生产实践中人工种植长春花的最佳采收期是10月末,并可通过改变环境因子进一步诱导长春花叶片中长春碱类物质的积累。     

黑暗和光照对长春花培养细胞生长和生理生化特性的影响

以长春花(Catharanthus roseus(L.)G．Don)幼嫩叶片为外植体,在。MS NAA 0．5mg／L, 2,4一D0．5mg／L 6 BA 2．0mg／L培养基上诱导形成愈伤组织,愈伤组织置于不同条件下培养。结果表明,黑暗和光照下,培养细胞的生长周期为27d;过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性均出现2个峰值。对长春花总生物碱含量和总产量亦做了研究,结果发现最佳的收获时期为第27d。     

长春花Crlea基因的克隆及原核表达初步分析

晚期胚胎丰富（Late Embryogenesis Abundant, LEA）蛋白是植物在干旱胁迫下响应并被描述为具有潜在的抗旱功能的一类重要的抗旱蛋白。通过建立干旱胁迫下长春花（Catharanthus roseus）的cDNA文库并进行测序筛选分析,首次分离得到Crlea（Crlea for Catharanthus roseus late embryogenesis abundant）全长基因。该基因具有492 bp的开放读码框,编码163个氨基酸,其中偏性氨基酸含量占总蛋白的55.9%。同源性分析表明该假定蛋白与胡萝卜（Daucus carota）LEA DC3 的同源性达69%。亲水性分析表明具有极强的亲水性。为进一步验证CrLEA蛋白的功能,构建了Crlea基因的原核表达载体并在大肠杆菌中对其表达进行了分析。结果表明,原核载体成功的表达了CrLEA蛋白,亲水性实验及热稳定性实验表明CrLEA蛋白具有极强的亲水性和热稳定性。     

弱光胁迫对大田长春花生物量分配及次生代谢的影响

以长春花（Catharanthus roseus(L.) Don.）为材料,研究了田间栽培长春花在全光和20%透光率下,经过一个生长季后生物量配置、抗氧化次生代谢产物和文朵灵、长春质碱、长春碱等目的活性物质含量的变化。研究结果表明,弱光条件显著抑制了长春花植株总生物量增长,特别是抑制了有性生殖的投入;弱光组叶片总酚和总黄酮含量显著降低,干重含量分别为对照组的62.50%和50.00%,原花青素含量则略有升高,但与全光组的差异不显著;弱光组叶片文朵灵和长春质碱含量显著高于对照组,长春碱含量略有上升但差异不显著,受生物量降低影响,3种生物碱的产量均显著下降。上述结果表明,长春花能够调控生理代谢以适应低光强环境,特别是文朵灵和长春质碱含量提升显著,林下低光强环境种植长春花可以满足土地资源充分利用和文朵灵、长春质碱优质原料的需求。     

野生植物长春花的营养成分

对野生植物长春花的营养成分进行了分析 ,结果表明 ,长春花中含有多种营养成分 ,其中至少含有 17种氨基酸。为开发利用植物资源提供了科学依据     

长春花组织培养条件的最优化

确定出长春花的愈伤组织诱导条件。优化长春花的组织培养的外植体、消毒方法、激素的种类和配比。叶柄作为诱导培养的外植体,2．5％有效氯的次氯酸钠消毒15min-20min,2,4－D：Kt＝2－3．5ppm:1ppm的激素诱导下11d诱导出生长良好、呈疏松颗粒状的愈伤组织。     

长春花萜类吲哚生物碱含量测定及相关基因的表达分析

采用反相高效液相色谱法(RP-HPLC)对23个长春花品种中的重要萜类吲哚生物碱文多灵、长春质碱和长春碱含量进行了测定,发现这3种生物碱的含量在不同品种中存在较大差异。相关性分析表明,文多灵、长春质碱和长春碱这3种生物碱中,文多灵含量和长春碱含量有极显著的相关性(P0.01)。利用RT-PCR分析了香叶醇10-脱羧酶基因(g10h)和异胡豆苷合成酶基因(str)在萜类吲哚生物碱含量有显著差异的品种之间的表达水平差异,并结合生物碱含量数据结果,发现g10h和str的表达水平和文多灵和长春质碱的总含量有显著的正相关性(P0.05),说明g10h和str基因可以作为长春花中文多灵和长春质碱含量的参考基因标记。该研究对为选育高萜类吲哚生物碱含量长春花品种及长春花萜类吲哚生物碱代谢工程具有重要意义。