“后基因组时代”的生物学

在2001年提前完成《人类基因组计划》目标后,更艰巨的任务是阐明基因组的功能,即细胞的全部基因表达图式和全部蛋白质图式。分子生物学的重点将从“基因组转到蛋白质组”。生物学也将进入一个新时代──后基因组时代。本文讨论了后基因组时代生物学在方法论上的特征、主要研究领域和发展前景。未来生物学将从基因组而不只是个别基因的功能调控及不同生物基因组比较进化的观点重新探讨生物的遗传、发育和进化的关系以及功能活动等问题。     

第7届国际植物分子生物学大会消息

第 7届国际植物分子生物学大会将于 2 0 0 3年 6月 12～ 2 1日在西班牙巴塞罗那召开 ,大会将邀请多名国际知名学者就植物分子生物学研究的前沿进展进行交流。会议主题内容包括代谢、发育、激素作用、抗逆、基因组和后基因组学、基因调节和信号传导、生物多样性和进化、分子育种     

分子进化与系统树

生物在从低级向高级进化的同时,某些生物大分子也在进化。根据分子生物学资料可以构建同源分子的系统树。本文具体介绍了Fitch和Margoliash提出的系统树构建法,并对20种细胞色素c分子组成的系统树作了扼要说明。     

线粒体和核基因密码子的若干统计特征及其关联

基于归1000密码子使用频次,从垂直和水平两个方向比较研究了不同进化阶层生物线粒体基因和核基因密码子使用的若干统计特征及其关联．结果表明：线粒体基因密码子多样性、相对分子质量和相对π电子共振能低于相应核基因且变异较大;不同进化阶层生物线粒体基因和核基因归1000密码子的相对π电子共振能呈极显著负相关且两者之和接近定值：真菌-真菌线粒体、植物-植物线粒体、无脊椎动物-无脊椎动物线粒体的密码子使用频次匹配较好;线粒体基因AU含量、密码子第三位碱基AU3s含量高于相应核基因;给出了密码子各位点碱基含量随进化以及在线粒体一核间的变化规律．由于线粒体环境不如核环境稳定,线粒体基因密码子的多个统计特征较核基因在不同进化阶层生物间变异较大,但二者在归1000密码子相对π电子共振能等若干特征方面仍存在明显关联．     

以发育模块重复征用和整合为基础的进化创新机制

进化新征的起源和分化是进化发育生物学研究的核心问题。通过对多细胞生物早期发育调控机制的比较分析,发现亲缘关系较远的生物所共有的一些形态特征受保守的发育调控程序调节（深同源性）。许多创新性状的发生是基于对预先存在的基因或发育调控模块的重复利用和整合。发育基因调控网络在结构和功能上高度模块化,因此不仅可以通过模块拆分和重复征用改变发育程式,而且也增强了调控网络自身的进化力。研究基因调控网络和发育系统的进化动态将有助于更深入地认识生物演化过程中创新性状发生和表型进化的分子机制。     

主要禾谷类作物比较基因组学研究策略与进展

随着拟南芥、水稻等模式植物基因组测序计划的完成, 比较基因组学作为一门新兴学科, 近年来发展迅速, 为植物基因组的进化、结构和功能研究开辟了新的途径。文章综述了比较基因组学在作物比较遗传作图、基因结构区域的微共线性、ESTs和蛋白质水平的比较以及基于比较基因组学的基因和QTL的克隆等方面内容与研究进展, 分析了不同水平上比较基因组学研究策略的原理、特点、可行性, 以期为利用模式生物的基因和基因组数据、采用比较基因组学策略克隆作物重要性状功能基因、阐明基因组结构与进化提供帮助。     

线粒体DNA在分子进化研究中的应用

线粒体作为古老的细胞器广泛存在于真核生物中,由于线粒体DNA的高进化速率,已被作为DNA标记广泛应用于现代分子生物学研究。长期以来,线粒体DNA一直被认为是中性进化或者受到纯净化选择。线粒体通过氧化呼吸链提供>95%的动物运动所需的自由能,并提供保持体温的热能。据此,近期已有研究推测并验证了线粒体与动物运动能力及气候适应性的相关性。该文简述线粒体基因组成及其进化,通过列举线粒体DNA在分子进化研究中的应用(如利用线粒体DNA重建物种的系统发育关系、从线粒体DNA角度分析生物能量代谢的适应性进化以及线粒体DNA密码子重定义对生物适应性的作用等),概述了线粒体DNA的分子进化研究。     

基因探针及其在昆虫学上的应用

八十年代以来以基因工程技术为主导的分子生物学研究大大丰富了人们对生命过程和本质的认识。基因工程技术在昆虫学研究中日益受到重视。一个新兴的学科─-昆虫分子生物学已经形成。在分子生物学研究中基因探针是必不可少的重要的工具。由于在系统进化上人和哺乳类遗传距离较近,其基因探针具有较大的通用性,所以医学发展起来的人基因探针为哺乳动物研究带来了许多方便。而无脊椎动物的分子生物学研究一向十分薄弱,因此可用于昆虫的基因探针来源困难,研究者常需在实验设计初期对已有的众多基因探针进行预选或自己制备。所以基因探针的选择和使用对昆虫分子生物学研究至为关键。本文就昆虫学常用的基因探针的类型,标记方法,特别是应用等方面选择若干典型实例作一些介绍和评述。     

植物基因家族的分子进化

植物基因家族的分子进化曾庆平,郭勇（华南理工大学生物工程系,广州５１０６４１）关键词基因家族,同源性,分子进化,生物工程建立基因数据库与计算机检索程序使不同基因之间的碱基序列同源性的比较成为可能,同时也有助于进行基因的分子起源与进化以及蛋白质结构与功...     

动物性别决定基因及其同源性比较

有性繁殖是动物繁衍后代的主要方式,关于这一机制的分子生物学研究已经有了相当的进展。在对模式动物线虫、果蝇以及人类自身的性别决定机制的研究中,几个关键的基因已经被克隆,其分子特征和作用机制也得到详细的阐述。通过对性别决定基因的比较发现,在性别决定过程中其下游调节因子较上游更为保守,在进化途径中出现较早。现就近几年动物性别决定进化途径的研究进展进行综述。     

RFLP、RAPD及其遗传标记

遗传标记是研究物种进化不可缺少的工具,遗传学和育种学更离不开遗传标记;遗传标记的每次进步都会使这些相关学科有一个飞跃式发展。分子生物学发展的产物DNA标记技术为物种起源、进化、分类以及生物遗传育种等研究带来新的曙光。本文叙述了RFLP及RAPD技术作为遗传标记的原理及其在分子生物学研究领域中的应用,作为新一代遗传标记技术,它们都具有重大的使用价值和广泛的应用前景,对分子生物学研究必将产生革命性变化。     

Wnt基因族的进化

Ｗｎｔ基因族的进化马德如（南开大学分子生物学研究所,天津３０００７１）关键词Ｗｎｔ基因,分子进化一八十年代以来大量证据表明,原癌基因（ｐｒｏｔｏｏｎｃｏｇｅｎｅｓ）在细胞分化和胚胎发育中有重要作用。其中突出的例证是１９８２年由Ｎｕｓｓｅ和Ｖａｒｍｕｓ...     

脊椎动物血浆蛋白质的进化

分子生物学的迅猛发展,使我们有可能从分子水平来探讨生物进化这一经典命题。分子进化遂成为进化生物学中的一个新的研究领域。脊椎动物血浆中有数百种蛋白质,依据其一级结构的类似性可划分为仅仅几个家族。蛋白质的进化主要涉及到基因复制(包括加倍)和外显子改组。对不同种属同一种蛋白质的氨基酸排列顺序的比较,可以给出一些有关蛋白质进化的知识。这方面业已取得的成就极大地推进了进化生物学的发展。     

正痘病毒属成员血凝素分子的结构及分子进化途径的分析

利用DNA聚合酶链式反应(PCR)及其它分子生物学技术克隆了23株包括所有正痘病毒属成员在内的病毒血凝素(HA)基因.核苷酸序列分析及结构与功能的研究发现HA分子具有与细胞粘着分子超家族成员(CAM)相似的结构,其生物学功能主要与结构中的IgG结构域和广泛的O型糖基化结构有关.另外,以HA分子基因的核苷酸和其氨基酸序列为比较指标,首次在基因水平对正痘病毒的起源和进化途径以及病毒间的抗原相关性等进行了分析.基因的分子进化树和蛋白质系统分类树的演段揭示了病毒在宿主选择压力作用下的自然进化途径及相互间的亲缘关系,为进一步阐明正痘病毒的进化过程和控制与预防该类病毒性疾病的流行提供了有价值的依据.     

谱系特有基因研究进展

谱系特有基因(Lineage-specific genes,LSGs)是指在一个谱系中特有并与其他物种谱系所有基因没有明显序列相似性的基因,约为物种基因组全部基因数量的10%~20%,于1996年首次在完成全基因组测序的酵母基因组中大量发现。大规模测序技术的发展使谱系特有基因研究成为比较基因组学的研究热点,已在微生物、海洋低等生物、植物(如拟南芥、水稻、杨树)、昆虫及高等灵长类动物等多个物种或类群中展开,其生物功能对于阐明物种进化历程和生物适应性具有重要意义。文章介绍了谱系特有基因的研究背景和现状,从谱系特有基因获取、基因结构分析、进化起源、生物功能、表达特性分析等方面阐述谱系特有基因的研究进展,分析了存在的问题和后续研究方向,以期为相关研究提供参考。     

体外进化方法的原理与应用

体外进化方法的原理与应用王琛金由辛（中国科学院上海生物化学研究所分子生物学国家重点实验室,上海２０００３１）关键词体外进化方法在核酸研究早期,ＤＮＡ和ＲＮＡ的信息贮存和传递功能备受关注,而对它们的高级结构所发挥的生物功能却鲜有问津。Ｒｉ－ｂｏｚｙｍｅ...     

《遗传物质重组》介绍

《遗传物质重组》(The Recombination of Genetic Material》,由K.Brooks Low编著,学术出版社1988年出版,506页。遗传重组是发生在活的生物体内遗传物质重新排列的主要机制,从最简单的细菌病毒到人都是如此。该书详细地提供了遗传重组的分子生物学,生化和进化。并概述了从真核生物到原核生物发生重组的类型。该书十二章节:一、遗传重组:简略回顾。二、囊团中的重组和基因转化。三、果蝇基因内重组的遗传分析。     

进化的胡同——逆进化与基因死亡学说

一种生物的灭亡是载有这种标志基因物种的彻底消失,因此也称基因死亡。进化无好与坏之分,进化的深度发展,将生物本身带进了一条死胡同。     

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。     

分析水稻APETALA2类基因的系统发育和表达模式

多基因家族经历着生与死的进化并因此有助于生物的创新性进化。APETALA2类基因属于AP2转录因子家族中euAP2分支。该类基因具有特征性基元,并存在于蕨类植物、裸子植物和被子植物中。系统发育分析表明这类基因经历了生与死的进化。原位杂交和RT-PCR结果表明水稻的5个APETALA2类基因在表达模式上既是冗余又是不同的。根据基因系统发育树和表达模式讨论了这些基因的功能。