重组PCR技术的应用及优化

重组PCR是通过DNA重叠序列的衔接作用,使多个DNA分子融合在一起的体外扩增技术。它使基因全序列的拼接、基因融合、基因破坏及启动子交换等DNA操作变得简单易行。如今重组PCR已成为DNA分析的有效利器。本研究通过重组PCR在分子进化、基因敲除及基因敲入、启动子研究和转基因植物转化载体的构建等方面的实际应用,分析了该技术的影响因素,并针对引物设计、DNA碱基重叠长度、温度参数等重要反应条件提出了优化方案。     

革螨染色体及同工酶的研究进展

<正> 革螨染色体的研究,对革螨的分类、生态、生殖、进化、性决定机理等研究,以及对害螨的遗传防治和益螨的遗传改良都有重要的现实意义。 同工酶是由基因决定的,故其研究是从基因产物认识基因的存在及表达,由生化表现型反映基因型,将宏观的遗传现象结合到微观的分子水平,联系基因、酶、性状与结构、功能、调控的关系,对分子遗传学和分子分类学具有极其重要的意义。     

细菌整合子与移动性基因盒的研究进展

整合子是由整合酶基因、基因盒和基因盒附着位点三者组成的遗传元件.在整合酶介导下,整合子通过位点特异的重组系统获取并交换外源DNA(基因盒),即将基因盒整合到整合子上或将之从整合子上剪切下来,但是整合子本身不能够移动.本文综述了国外近年来关于整合子与基因盒的结构特征及其分类的研究近况,对了解整合子及与之密切相关的移动性基因盒在细菌的多重耐药和毒力研究中,尤其是在适应选择性压力下细菌基因组进化中的作用具有重要的意义.     

重叠延伸PCR对DNA片段进行定点双突变

探讨如何利用重叠延伸PCR对同一靶DNA片段中的两个不同位点实施联合突变。先用野生型DNA作模板,通过一轮重叠延伸PCR,获得突变一个预期位点的DNA片段,再用此突变DNA片段作模板,通过另一轮重叠延伸PCR获得两个预期位点均突变的DNA片段。重叠延伸PCR能对DNA片段进行双突变甚至多点突变,具有简便、快速、经济等特点,在阐明基因的调控机理、改造蛋白质结构等分子生物学领域中具有极大的应用价值。     

多倍体植物的表观遗传现象

表观遗传现象是指基因表达发生改变但不涉及DNA序列的变化, 它存在于许多植物的多倍体化过程中,而且能够在代与代之间传递。表观遗传变异包括基因沉默、DNA甲基化、核仁显性、休眠转座子激活和基因组印记等方面。这种现象可能是由于基因组间的相互作用直接诱发基因沉默或基因表达改变所致;也可能由DNA甲基化之外的组蛋白编码的改变引起;或者与甲基化不足、染色质重组或转座子激活等有关。表观遗传变异在提高基因表达的多样性,引起遗传学和细胞学上的二倍化,以及促进基因组间的相互协调等方面起着重要作用。文章综述了植物多倍体化过程中的表观遗传现象及其在多倍体植物基因组进化中的作用,并在此基础上提出了今后在这方面的研究途径。     

表解真核细胞的细胞器系统

由原生质组成细胞器的四大系统,及其主要成分的形态结构和功能简表:原生质细胞器系统细胞器主要成份形态结构主要功能备注糖蛋白塘蛋白是以不均一的低聚糖为辅基的结合蛋白质蛾被蛋白质、脂类、箱类蛋白质、脂类、RNA、DNA双层脂类镶嵌着蛋白质的动态结构,呈电镜“单位膜”三层图象由两层单位膜组成。内外膜有时相连形成核孔细胞表面的保护与月滑;表面受体和疑面识别;胞间联结的分子基础物质的运输;膜受体;代谢的调节与调控;细胞识别、运动与固定质膜核被膜蛋白质、脂类、叶绿素、DNA、核蛋白体周围由两层单位膜组成。在膜内基质中分布…     

黑腹果蝇CG18853基因编码蛋白的生物信息学分析

目的:利用生物信息学方法分析黑腹果蝇CG18853基因编码蛋白的结构和功能。方法:基于NCBI数据库中黑腹果蝇CG18853基因编码蛋白的氨基酸序列,从蛋白质的理化性质、跨膜区、信号肽、亚细胞定位、结构域、三维结构及不同物种间同源蛋白进化关系等方面进行分析。结果:果蝇CG18853蛋白的理论分子量约38.5 kDa,理论等电点为8.80。CG18853蛋白为不稳定亲水性蛋白,无跨膜区和信号肽,具有DNA光修复酶FAD结合结构域。果蝇CG18853蛋白与模板3umv.1.A有60.87%的氨基酸序列一致;CG18853蛋白与长鼻袋鼠、金鱼、拟南芥、粳稻的编码产物高度同源。结论:黑腹果蝇CG18853蛋白具有DNA光修复酶家族的典型结构,可能在细胞核中参与DNA损伤修复过程。     

多片段扩增结合Gibson组装法克隆基因定点突变北大核心CSCD

为寻找一种简洁高效的基因定点突变方案,利用Gibson组装技术对重叠延伸PCR法进行简化,并以克隆细胞周期蛋白依赖性激酶4基因单位点与双位点突变为例进行验证。采用与重叠延伸PCR相似的策略扩增含点突变的基因片段,同时采用双酶切制备线性质粒载体,保证质粒载体与基因片段含有一小段重叠序列作为接头。直接将基因片段与线性载体通过Gibson组装法拼接成完整质粒。经转化、筛选与检测,成功得到数个单位点与双位点目标突变体克隆,且阳性率均为100%。由于没有繁琐的多轮PCR扩增和频繁的DNA回收操作,也无需消化原始质粒,该方案避免了很多干扰定点突变的因素,能简便、高效地克隆基因单位点与多位点突变。对比而言,该方案规避了重叠延伸PCR与滚环扩增法的主要缺陷,是一种基因定点突变的良好解决方案。     

蜜蜂线粒体DNA在遗传分析中的应用

线粒体DNA是动物细胞核外唯一的遗传物质,具有结构简单、进化速度快、母系遗传和基因重组率小等特点。文章在介绍蜜蜂线粒体DNA的结构大小及其多态性的研究的基础上,对其在蜜蜂的种间多态性、亚种间及亚种内多态性、起源进化、群体遗传结构及基因流动、亚种及类型的分类等方面的研究应用进行阐述。     

DNA拓扑异构酶Ⅱ与ⅠA的进化分析

DNA拓扑异构酶与断开DNA链和改变其拓扑结构有关。先前的研究认为,拓扑异构酶TypeⅡB是由TypeⅡA通过基因的复制、重组和缺失所造成。然而,本研究结果则显示,TypeⅠA与TypeⅡB的进化关系较近,而TypeⅡA与TypeⅡB的关系较远。因此,TypeⅡB可能是由TypeⅠA演化而来,或者说,TypeⅡB是TypeⅠA在古细菌中的特化形式;TypeⅡB可能是由TypeⅡA通过形成TypeⅠA后演化而成的,而不是由TypeⅡA直接通过基因的复制、重组和缺失所造成。在由TypeⅡA演化成为TypeⅠA,最后演化为TypeⅡB的过程中,DNA拓扑异构酶的催化机制也发生了变化从需要金属离子的协助,演化到了不需要镁离子的存在协助其催化。     

哺乳动物抗凝血酶基因的分子特征、微共线性与适应性进化

抗凝血酶(AT)是哺乳动物体内重要的天然抗凝血因子之一,它隶属于丝氨酸蛋白酶抑制物家族,主要参与并调节复杂的血凝过程。基于比较基因组学手段,共挖掘出17个哺乳动物抗凝血酶基因(AT),并剖析了它们的基因结构、微共线性、保守基序、功能结构域、以及系统进化关系。基因结构与微共线分析表明,哺乳动物AT基因具有5-12个外显子,大多数是7个外显子;不同物种AT基因所处区段之间具有较好的共线性。哺乳动物AT蛋白特征分析显示,SERPIN功能结构域与保守基序1、2、3、4、5、8和9存在相互重叠的部分。AT基因进化树揭示基因进化和通常认为的物种进化几乎一致。同时,利用PAML中Codeml的位点特异模型在AT基因中发掘了1个正选择位点328D。     

DNA分子进化的研究基础和策略

从研究方法和技术手段等方面讨论了分子进化研究上的一些重大问题．阐述了基因的基本结构及DNA分子的进化方式：净化选择、中性进化和分化选择。探讨了利用DNA分子进化数据构建系统树的原理,评价了NJ、UPGMAM、MP和ML4种算法在构建进化树时的合理性与不足,以及进化树可靠性检验的方法,并对未来分子进化生物学的发展加以展望。     

头状链轮丝菌（Streptoverticillum caespitosus）ATCC27422染色体复制起始区（oriC）的序列分析与功能研究

头状链轮丝菌(Streptoverticillum caespitosus)ATCC27422染色体复制起始区(oriC)内共有22个DnaA盒结构;其中第21、22个DnaA盒彼此方向相反、相互重叠8个碱基。放线菌oriC数据库搜索发现,这种重叠DnaA盒在抗生素链霉菌、结核分枝杆菌等几种放线菌中也同样存在。在分枝杆菌中一般由第1、2个DnaA盒组成,而在链霉菌中由最后的两个DnaA盒(第21、22)组成。重叠DnaA盒保守序列为CTGTGCACAA,长度为10个碱基,即由于重叠的缘故比正常DnaA盒长1个碱基。通过测量载体对变铅青链霉菌的转化效率研究了oriC不同部位在染色体复制起始中的功能和地位。头状链轮丝菌oriC序列的5′端1～188位的片段虽然不包含有DnaA盒结构,但该片段的缺失,造成oriC复制起始功能的完全丧失。3′端793～939位片段同样没有DnaA盒结构,该片段的缺失,仅发生转化效率的降低约40％,说明oriC的793～939位序列对DNA复制起始效率以及复制子稳定性起重要作用。当oniC被克隆人载体时两端各带有一段dnaA、dnaN基因的部分序列,所构建的载体虽然转化效率较低,但转化子的菌落、菌丝形态与宿主菌原有的表型相接近,由此推断oriC两端的序列除了编码各自产物外,可能通过影响染色体DNA复制的起始效率、复制子稳定性等对染色体的复制起始发挥顺式调控作用。     

三斑海马线粒体基因组核苷酸全序列结构与分析

通过PCR扩增并测序获得了三斑海马(Hippocampus trimaculatus)线粒体DNA(mt DNA)全序列。三斑海马线粒体基因组全序列长度为16 534 bp(Gen Bank登录号为KJ956892),编码37个基因,包括13个蛋白编码基因、22个t RNA基因和2个r RNA基因。非编码区域包括1个控制区(D-loop)及一个轻链复制起始区域。大部分基因由H-链编码,包括14个t RNA基因、2个r RNA基因、12个蛋白编码基因;只有ND6和8个t RNA基因是在L-链编码。预测的22个t RNA基因的二级结构均为典型的三叶草状。基因间隔一般1~14 bp不等。此外,还存在7处碱基重叠,其中,4处是鱼类和脊椎动物典型的基因重叠位点。总的碱基含量分别为,A 32.7%,C 23.4%,G 14.6%,T 29.3%,A+T含量为62.0%。其线粒体基因组序列的结构与脊椎动物的典型结构近似。邻接法和贝叶斯法构建的三斑海马系统进化树的拓扑结构相似,这与现有的三斑海马的系统演化地位一致。本研究为海马的进化研究以及保护工作提供了基础数据。     

人、鼠、兔β-珠蛋白基因的信息分析

信息熵的计算是分析DNA分子结构和进化规律的有效方法之一。人们通过计算二联碱基水平的熵的偏离D_2揭示了DNA分子进化的方式,同时表明,D_2可作为进化指标。随着基因的核苷酸序列的不断确定,有可能进一步分析DNA的信息特性。本文就从三联碱基水平计算人、鼠、兔β-珠蛋白基因的各项熵值,并就这些结果在DNA的结构和进化特性上作些探讨。一、材料和方法我们用的材料是人、兔β-珠蛋白基因和鼠β~(maj)——珠蛋白基因,它们的核苷酸序列已完全确定。计算方法 (1)碱基实际出现概率的计算取DNA     

蛹虫草线粒体DNA与细胞核DNA进化关系的比较

【目的】分析蛹虫草是否存在核内线粒体DNA片段,比较蛹虫草线粒体DNA与细胞核DNA的碱基变异程度及所反映的菌株间的系统发育关系。【方法】通过本地BLAST或LAST对蛹虫草线粒体基因组和核基因组进行序列相似性搜索;从10个已知线粒体基因组的蛹虫草菌株中分别扩增7个细胞核蛋白编码基因片段,并与其在14个线粒体蛋白编码基因上的碱基变异情况进行比较。【结果】蛹虫草核基因组中存在5处较短的核内线粒体DNA片段,总长只有278bp。蛹虫草核DNA的变异频率整体上高于线粒体DNA。核DNA和线粒体DNA所反映的蛹虫草菌株间的系统发育关系存在显著差异。【结论】蛹虫草线粒体DNA与核DNA间不存在长片段的基因交流,二者变异频率不同,所反映的蛹虫草菌株间的系统发育关系也有差异。本研究增加了对蛹虫草线粒体与细胞核DNA进化关系的认识。     

线虫线粒体DNA结构及分子生物学特性

线粒体DNA含量丰富、分子量小、分子进化速度快、结构基因保守性强,被广泛应用于分子遗传进化、分类鉴定及发育生物学等方面的研究。     

改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变

目的:目的DNA片段中快速构建位点不同的定点双突变体。方法: 借鉴DNA shuffling技术中DNA小片段延伸扩增获得全长DNA片段的工作原理,与常规基因定点突变技术相结合,改进重叠延伸PCR技术构建定点双突变。结果:对嗜酸热脂肪杆菌(Alicyclobacillus acidocaldarius)Tc-12-31的甘露聚糖酶基因AamanA中两个可能的活性位点E151和E231进行双点突变,先后经过无引物和有引物两步PCR,扩增获得全长DNA,测序结果表明得到预期的定点双突变体;酶活性检测和薄层层析结果表明双点突变体丧失了酶的活性。结论: 改良的重叠PCR技术,能经济、简便、高效地获得双点定点突变体,在酶的催化机理的阐述、蛋白质结构改造等分子生物学领域中具有较高的应用价值。     

物种多样性与植物群落的维持机制

物种多样性的形成与维持是生物多样性研究中的核心问题之一,形成了许多假说。剖析了群落物种多样性维持具有增加、减少和稳定共存三方面内容,着重阐明物种稳定共存的内因是物种的生物学与生态学特性差异,外因是生境具有小尺度的差异;群落生境异质性是其物种多样性维持的基础,并影响着群落的组织过程;群落的斑块镶嵌结构源于林隙形成的生境异质性,导致了物种多样性;群落斑块镶嵌结构是群落的基本属性,使群落的结构和功能得以长期维持等论点。最后,还以鼎湖山季风常绿阔叶林为例,对群落斑块镶嵌结构的形成及其对物种多样性维持和群落生产力构成与维持等方面的意义予以说明。