医学分子遗传学 第八讲重组DNA 执术与基因定位

人体基因组是一个十分复杂的结构，每单倍体基因组大约有3*10⁹bp组成，分成22条常染色体和1条性染色体。据估计，在人体基因组上存在着大约50,000--100,000个结构基因，平均每分摩(cM)染色体五分布着20个结构基因。人体基因组大约有33cM，由此推算出人体基因组上含有约66,000个结构基因。现在已经明确地鉴定七了1,600多个人体基因，其中约有1,000多个基因定位在特定的染色体上。基因定位是研究遗传性疾病和肿瘤发病机制及进行基因诊断的基础。因此，基因定位研究的迅速发展，对于揭示遗传病和肿瘤发病机制的本质，对于预防和治疗遗传性疾病和肿瘤都将起到重要的促进和推动作用。     

人类第14号染色体基因破译完毕

继人类第 2 2、2 1和 2 0号染色体上的基因被破译之后 ,人体第 14号染色体上的基因又被破译 ,人类对自身的了解更进一步。此前 ,参与“人类基因组测序计划”的各国科学家已公布了人类基因组草图和完成图 ,完成了对 30多亿个碱基对排列顺序的测定。此次研究可以算是人类基因组的后续工作。据悉 ,科学家们对第 14号染色体上的 80 0 0多万个碱基对完成了测序 ,对上面的所有基因进行了破译 ,共发现大约 10 0 0个基因 ,准确率达到 99.99%。此次确定的 10 0 0多个基因中有多个基因与一些遗传疾病密切相关 ,并有大量基因对人体免疫系统有重要意义。…     

玉米抗甘蔗花叶病毒基因的比较定位

收集了玉米抗甘蔗花叶病毒基因/QTL定位信息, 借助玉米遗传图谱IBM2 2005 Neighbors进行了整合。在国内外研究中, 累计报道81个抗病毒基因位点, 分布在玉米7条染色体上, 比较定位发现这些位点集中分布于第3和6染色体。采用元分析技术, 确定3个“一致性”抗病毒QTL, 其中1个位于第3染色体, 在遗传图谱IBM2 2005 Neighbors上覆盖的范围为6.44 cM; 2个位于第6染色体, 覆盖范围分别为6.16 cM和27.48 cM。借助比较基因组学策略, 在第3染色体“一致性”QTL区间内筛选出4个抗病位置候选基因。该研究结果为确定和克隆抗病主效基因提供了基础。     

转座子衍生基因的演变途径及对生物生长发育的影响

转座子(transposable elements,TEs)是指在基因组上能从同一条染色体的一个位置转移到另一个位置或者从一条染色体转移到另一条染色体上的一段DNA序列。广泛存在于基因组中的转座子通过复制、动员、重组基因片段以及修改原基因结构形成的新基因,被称为转座子衍生基因。该文综述了转座子衍生基因与转座子和常规基因的异同以及转座子衍生基因的演变途径,归纳了转座子衍生基因对宿主基因进化,以及对生物生长发育的影响。     

葡萄SAUR基因家族鉴定与生物信息学分析

为了研究葡萄早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄64个SAUR家族成员,并对SAUR家族成员的基因结构、氨基酸特性、染色体定位、基因进化、基因功能以及组织表达进行分析。结果表明,葡萄全基因组上64个SAUR家族成员在19条染色体中的8条染色体上呈现簇状分布,主要分布在3、4号染色体上,其中3号染色体上数量最多为37个;葡萄SAUR家族基因长度较短,有59个基因是无内含子基因;蛋白理化特征分析显示,多数SAUR蛋白呈碱性,结构稳定性较差,蛋白脂溶指数高,呈亲水性;基因功能预测结果表明,葡萄SAUR基因主要担当生长因子、结构蛋白、转录、转录调控以及响应胁迫应答和免疫应答6种功能,其中更多参与生长调节功能;根据系统进化分析将其分为10个分支,另外不同组织表达谱的分析结果表明SAUR基因家族成员具有不同的组织表达模式,对于非生物胁迫具有一定的调节作用。这些信息为葡萄SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

小麦农家品种赤壳中一个主效抗条锈病基因的微卫星标记和定位

小麦农家品种赤壳(苏1900)对当前我国小麦条锈菌(Puccinia striiformis Westend.f.sp.tritici)多个流行小种均有较好抗性。遗传分析表明,该品种对条中32号小种的抗性是由一对显性基因控制。本文采用分离群体分析法(bulked segregant analysis,BSA)和微卫星多态性分析方法,对该基因进行了分子标记和定位研究。用Taichung29×赤壳的F2代分离群体建立抗、感DNA池,共筛选了400多对SSR引物,发现5个标记Xwmc44、Xgwm259、Xwmc367、Xcfa2292、Xbarc80在抗、感DNA池间与在抗、感亲本间同样具有多态性,它们均位于1BL染色体臂上。经用具有140株抗病株、60株感病株共200株植株的F2代分离群体进行的遗传连锁性检测,上述5个标记均与目的基因相连锁,遗传距离分别为8.3cM、9.1cM、17.2cM、20.6cM和31.6cM。用全套21个中国春缺-四体材料进行的检测进一步证实了这5个SSR标记均位于小麦1B染色体上。综合上述结果,将赤壳中的主效抗条锈病基因YrChk定位在1BL染色体臂上。与以前已定位于1B染色体上的抗条锈病基因的比较研究表明,YrChk基因可能是一个新的抗条锈病基因。小麦农家品种中抗病基因资源的发掘和利用将有助于提高我国小麦生产品种中的抗病基因丰富度,有助于改善长期以来小麦生产品种中抗病基因单一化的局面。     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Perl,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系。共发现5652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列。拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致。拟南芥的27480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸。在拟南芥和水稻(OryzasativaL.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守。通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同。在水稻和拟南芥中都发现了一些嵌套性的卫星序列。     

小麦纹枯病抗性的QTL分析和抗病基因的分子标记

对RIL-8群体纹枯病抗性进行QTL检测,检测到一个加性QTL,位于1A染色体上,贡献率为21.57%;检测到4对QTL间互作位点,涉及7条染色体,互作贡献率分别为11.63%、6.54%、14.04%、20.01%,互作总贡献率为52.23%.通过对RIL-SES群体118个系检测,发现1个SSR标记Xgwm526,位于2B染色体上,与纹枯病抗病基因距离为27.9cM;一个ISSR标记IS840,与纹枯病抗病基因距离为16.9cM.     

拟南芥与水稻之间简单重复序列的比较分析

利用Peri,C 语言编写了鉴定和分析简单重复序列的一系列程序,在全基因组水平上分析了拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)简单重复序列的分布及简单重复序列和基因的关系.共发现5 652个简单重复序列(≥20bp),大约每20.6kb有1个简单重复序列.拟南芥各染色体之间简单重复序列的密度基本一致.拟南芥的27 480条编码序列中,只有677条编码序列含有725个简单重复序列,其中的3碱基简单重复序列多数对应的是小的亲水性的氨基酸.在拟南芥和水稻(Oryza sativa L.)第4号染色体的高度保守的基因中,简单重复序列却并不保守.通过比较拟南芥和水稻之间简单重复序列的差异,推论出:水稻的全基因组和基因中简单重复序列的密度都比拟南芥大,这可能是水稻基因组序列比拟南芥大的原因之一,水稻基因组中0.21%来自简单重复序列,而拟南芥中只有0.13%;不但不同物种的基因组对简单重复序列的偏好性不同,而且不同物种的基因对简单重复序列的偏好性也不同.在水稻和拟南芥中部发现了一些嵌套性的卫星序列.     

水稻小穗特征基因FZP的图位克隆

FZP是水稻中控制小穗分化的一个关键基因,先前已将它定位在第7染色体上。通过进一步对该基因进行精细定位和图位克隆,找到2个SSR标记NRM6和NRM8,将该基因锁定在一个遗传距离为1．2cM的范围内(两标记与目标基因的遗传距离分别为0．2cM和1．0cM),相应的物理距离为144kb。发现在预期的目标基因位置,存在一个具有类似AP2结构域的基因。已知AP2是一个控制植物花发育的重要基因。因此,这个基因应是FZP的一个候选基因。PCR扩增结果显示,突变体中该基因有一个大约4kb的插人片段,与向共分离。由此可以初步认为,该基因就是FZP。     

杨树基因组中染色体基因丰度分化及EST序列对基因覆盖度的检测(英文)

高等植物基因组中,大部分序列为非表达序列,基因序列所占的比例很小,了解基因在基因组中的分布是研究基因组结构的一个重要方面。在美国能源部资助下,一个毛果杨无性系的基因组测序已经完成并对公众发布。杨树全基因组序列的完成,为我们了解林木基因组中基因的分布提供了一个特例。在本文中,我们利用泊松分析对杨树基因组中基因在各个染色体上的密度进行了检测,结果表明杨树基因组中各条染色体的基因含量存在显著差异。杨树全基因组测序项目揭示现代杨树基因组起源于一次古全基因组复制事件(称为杨柳科基因组复制),所以杨树基因组不同染色体间存在很大的同源复制片段。但是我们的研究显示,杨树基因组中大多数高度同源的染色体上基因的密度与染色体间的同源性没有明显关系,这说明杨柳科全基因组复制事件后,各个高度同源染色体上的基因发生了流失,且基因流失的速率是不一样的。同时本文还对近九万条毛果杨EST序列进行了比对分析,结果显示这些EST序列覆盖的基因仅占杨树基因组中基因总数的16.8%左右。EST测序虽然是发现基因的一个重要手段,但小规模EST测序对基因的覆盖度很低,所以小规模EST测序的应用价值是有限的。     

用AFLP标记快速构建遗传连锁图谱并定位一个新基因tms5

报导了一个分子标记连锁图的快速构建方法.通过对水稻(Oryza sativa L.)"安农S-1"和"南京11"的F2分离群体的AFLP分析找到了142个AFLP标记,用这142个AFLP标记以及已定位的25个SSR标记和5个RFLP标记构建了水稻12个染色体的分子标记连锁图,该图覆盖水稻基因组的1 537.4 cM,相邻标记间的平均间距为9.0 cM,这是在国内建立的第一张AFLP标记连锁图.在建立连锁图谱的同时把一个新基因tms5 (水稻温敏核不育基因)定位在第2染色体上.     

水稻和其他禾本科植物基因组多倍体起源的证据

基因加倍(Gene duplication)被认为是进化的加速器。古老的基因组加倍事件已经在多个物种中被确定,包括酵母、脊椎动物以及拟南芥等。本研究发现水稻基因组同样存在全基因组加倍事件,大概发生在禾谷类作物分化之前,距今约7000万年。在水稻基因组中,共找到117个加倍区段(Duplicated block),分布在水稻的全部12条染色体,覆盖约60％的水稻基因组。在加倍区段,大约有20％的基因保留了加倍后的姊妹基因对(Duplicated pairs)。与此形成鲜明对照的是加倍区段的转录因子保留了60％的姊妹基因。禾本科植物全基因组加倍事件的确定对研究禾本科植物基因组的进化具有重要影响,暗示了多倍体化及随后的基因丢失、染色体重排等在禾谷类物种分化中扮演了重要角色。     

尖孢镰孢菌果胶裂解酶基因家族鉴定及侵染表达模式分析

【背景】番茄枯萎病是番茄生产中常见的土传真菌病害。【目的】为鉴定番茄枯萎病基因组果胶裂解酶基因家族,明确该基因家族在侵染过程表达模式。【方法】采用生物信息学方法鉴定了番茄枯萎病尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici)基因组内PEL基因家族,并分析了基因结构、染色体定位及三级结构,同时利用荧光定量PCR分析了FoPEL1-16基因在接种番茄根系的表达情况。【结果】番茄尖孢镰孢菌基因组内PEL基因家族成员有16个。氨基酸序列长度在163-548个氨基酸,信号肽长度在16-21个氨基酸。染色体定位分析表明16个基因在染色体上分布不均,分别定位在7条染色体上。根据基因结构和保守基序分析结果 16个基因可分为4类。进化分析表明该基因家族成员可聚成4支。三级结构预测结果显示同一家族存在相似结构域。荧光定量PCR分析结果表明Fo PEL基因在侵染过程表达水平明显上升。【结论】番茄尖孢镰孢菌基因组内果胶裂解酶以基因家族形式存在,其基因结构存在差异暗示了其功能多样性;FoPEL基因在侵染过程表达明显增强,说明其参与病原菌的致病性。本研究为解析尖孢镰孢菌致病基因功能分析及寄主病原互作提供了重要理论基础。     

芥菜型油菜黄籽基因分子标记的开发

该研究在前期对‘吴旗黄芥’黄籽性状遗传图谱研究的基础上,利用白菜及拟南芥基因组信息,在芸薹属白菜A基因组BAC克隆KBrH105I15上设计了5对SCAR引物,在拟南芥第3染色体黄籽基因的同源区域At3g14120与At3g29615附近设计了6对IP引物,11对引物分别扩增F2群体(‘吴旗黄芥’ב武功褐芥’)的1 212个单株,开发与‘吴旗黄芥’黄籽基因更近的分子标记。结果表明:来自于白菜A基因组BAC克隆KBrH105I15上的Y12(Y12为共显性标记),以及来自于拟南芥第3染色体同源区域At3g24180的IP-6表现与‘吴旗黄芥’黄籽基因紧密连锁,其遗传距离分别为0.2和0.1cM,较之前最近的标记距离分别缩短0.3和0.2cM。这2个标记的开发对开展‘吴旗黄芥’黄籽基因的克隆奠定了基础。     

萝卜全基因组中LBD基因家族成员的鉴定与分析

LBD基因家族是植物所特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中起到非常重要的作用。本研究利用生物信息学方法,从萝卜基因组中鉴定出分布于9条染色体上的59个LBD基因。该家族成员结构比较简单,内含子数均不超过3个。萝卜LBD基因可分为两大类,分别包含50个和9个成员。它们在染色体上的分布不均匀,1号染色体上基因数目最多,有18个,而7号和8号染色体分别仅有1个LBD基因。对它们在不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性,预测其参与萝卜不同的发育过程。本研究为萝卜LBD基因家族的功能分析奠定了基础。     

菜豆ANK基因家族鉴定及ANK25的表达模式分析

锚蛋白重复序列模体是生物体内最普遍的蛋白质序列模体之一,在多种细胞活动中主要介导蛋白质-蛋白质的相互作用。本研究利用菜豆基因组数据库,通过生物信息学手段对菜豆ANK家族成员及分子生物学特性进行了鉴定。结果显示,菜豆基因组中含有30个ANK家族基因,分布于9条染色体上,其中第5条染色体上含有的ANK基因最多,包含13个基因。蛋白结构域分析发现,ANK25除了含有ANK结构域外还含有RING结构域。亚细胞定位结果显示,ANK25主要分布在细胞膜上。表达模式分析发现,ANK25对干旱、盐和ABA胁迫有响应。本研究为进一步研究菜豆ANK的分类及功能提供了有利的依据。     

用AFLP标记快速构建遗传连锁图谱并定位一个新基因tms5

报导了一个分子标记连锁图的快速构建方法。通过对水稻(Oryza sativa L．)“安农S-1”和“南京11”的F2分离群体的AFLP分析找到了142个AFLP标记,用这142个AFLP标记以及已定位的25个SSR标记和5个RFIP标记构建了水稻12个染色体的分子标记连锁图,该图覆盖水稻基因组的1537．4cM,相邻标记间的平均间距为9．0cM,这是在国内建立的第一张AFLP标记连锁图。在建立连锁图谱的同时把一个新基因tms5(水稻温敏核不育基因)定位在第2染色体上。     

普通小麦Qz180中一个抗条锈病基因的分子作图(英文)

普通小麦(Triticum aestivum L.)材料Qz180具有良好的抗条锈病特性,经基因推导发现其含有一个优良的抗条锈病的基因,暂定名为YrQz。用Qz180与感病材料铭贤169和WL1分别杂交构建了两个F_2群体,用条中30号条锈菌小种对这两个群体进行的抗性测验表明,YrQz为显性单基因遗传。通过SSR和AFLP结合BSA的方法对这个基因进行了分子作图,结果鉴定出与YrQz连锁的2个SSR标记和2个AFLP标记。根据SSR标记的染色体位置,该基因被定位在2B染色体的长臂上,位于两个SSR位点Xgwm388和Xgwm526之间;两个AFLP标记P35M48(452)和P36M61(163)分别位于该基因的两侧,遗传距离分别为3.4cM和4.1cM。     

葡萄生长素响应基因家族生物信息学鉴定和表达分析

生长素响应基因家族能调节植物体内生长素平衡和生长素信号途径。文章采用生物信息学方法检索获得葡萄(Vitisvinifera L.)基因组数据库中的生长素响应基因,通过分析其染色体定位、基因共线性和系统进化,发现葡萄基因组含有25个AUX_IAA基因、19个ARF基因、9个GH3基因、42个LBD基因。这些生长素响应基因不均匀分布在葡萄的19条染色体上,部分家族基因在染色体上形成基因簇。葡萄芯片数据结果表明,生长素响应基因在葡萄不同时期的果实和叶芽中均有表达,尤其在果实转色期、叶芽萌发或休眠期表达量急剧变化。研究结果为葡萄生长素响应基因在叶片和果实发育过程中的功能研究提供参考。