微生物线形质粒的研究进展

质粒指染色体外能独立进行复制和遗传的辅助性遗传单位。习惯上,专指细菌等微生物中能进行自主复制的共价闭合环状DNA分子。然而,近20年来在越来越多原核生物的细胞质或真核生物的线粒体中却发现了线形DNA分子,一般具有共价闭合的末端或于5’端结合蛋白质。因此,称这类质粒为线形质粒(linear plasmid)。线形质粒最初在玉米(Zea mays)中发现^[1],迄今只有20多年的历史。已报道发现线形质粒的物种有近百个,如引起人类回归热的达氏疏螺旋体(Borrelia duttonii)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)、巴斯德毕赤氏酵母(Pichia pastoris)、紫瘢麦角菌(Claviceps purpurea)、尖镰孢(Fusar-ium oxysporum)等^[2,3]。由于大多数线形质粒的5’端带有共价结合蛋白,使其在分离过程中随着脱蛋白反应而被去除,只是近十年来由于脉冲场凝胶电泳技术的成熟才检测出许多大型的线形质粒^[2］。     

线性质粒

在染色体外DNA分子的研究领域中,一支异军正在悄悄突起,这就是线性质粒的研究。 迄今报导的多数质粒都是环状的DNA分子。近年来,人们相继在真核生物中发现了一些线状质粒。例如,玉米线粒体中的SⅠ和SⅡ质粒(1,2)、Sarghum线粒体中质粒(8)、真菌Ascobolus immersus中的质粒。     

细菌线性质粒的复制研究

细菌的线性质粒是近年来基础微生物学研究的一个新热点。线性质粒的复制与环状质粒相比,其最突出的特点就是它的5'末端填补机制——填补因为5'末端引物被切除所留下的缺口。根据线性质粒末端结构的不同将其分为两大类:一类具有共价闭合的发夹末端,另一类具有共价结合的末端蛋白。就细菌线性质粒复制的研究现状作一综述,重点介绍了具有两种不同末端结构的线性质粒5'末端填补机制。     

共生菌Hebeloma sp.的线形质粒DNA的分子克隆及测序的研究

共生担子菌滑菇 H ebeloma circinas携带两个线形的染色体外 DNA分子 .全部的菌丝 DNA经蛋白酶 K处理后 ,通过琼脂凝胶电泳观察到 :在染色体 DNA旁有两个大小不等的 DNA带 ,命名为 p HCl和 p HC2 ,其分子量分别为 1 0 .3kb和 9.1 kb.用核酸外切酶处理 p HC DNA,确认其 5′端被保护 .对 p HC2用不同的内切酶处理并确定其内切酶图谱 ,对其 3.2 kb H ind 片段进行克隆 ,亚克隆和测序 .结果表明 :其片段有两个开读框 ( open reading frames) ,携带类似于病毒 B型的DNA和 RNA多聚酶基因编码 .p HC2为该菌携带的一个典型的线形质粒 ,这也是首次在共生担子菌中发现的线形质粒 .     

亚硝基胍消除链霉菌FR-008的线性质粒

【目的】利用亚硝基胍(NTG)消除链霉菌FR-008线性质粒以简化其基因组,获得背景清晰的菌株,作为抗生素异源生物合成的底盘细胞。【方法】NTG溶液处理链霉菌FR-008孢子悬液,从存活的诱变株中筛选砷敏感的突变株,再通过脉冲场凝胶电泳(PFGE)检测线性质粒是否被消除;用生测实验定性检测各个线性质粒消除突变株杀念菌素合成的能力,最后通过HPLC定量比较突变株和野生型产生杀念菌素的差异。【结果】从103个诱变株中筛选到3株砷敏感的突变株(10#、59#、115#)。PFGE检测发现它们均丢失了大线性质粒p SSFR1,此外,42#突变株的小线性质粒p SSFR2被消除,在此基础上,第二轮NTG诱变获得了双质粒消除的突变株。大线性质粒p SSFR1消除率约为3%,小线性质粒p SSFR2消除率约为1%。发酵结果显示:10#、115#突变株杀念菌素有效组分III产量分别提高了40%和30%。【结论】首次发现NTG是一种有效消除链霉菌线性质粒的诱变剂,2株大线性质粒消除的突变株杀念菌素的产量得到提高。此方法可以用来消除特定链霉菌菌株中的巨型线性质粒以高效简化其基因组,因而是一种有效的抗生素遗传育种的方法。     

牦牛分子遗传多样性研究进展

遗传多样性研究可有效地揭示牦牛的遗传变异, 是牦牛群体遗传学研究的主要内容之一。自20世纪70年代以来, 人们已对牦牛的体形外貌特征、染色体核型(带型)、生理生化特性和DNA序列变异等进行了较为深入地研究。随着分子遗传学和DNA测序技术的迅猛发展, 近年来的研究主要集中在牦牛的分子遗传多样性。文章对近15年来牦牛mtDNA和核基因组分子标记及侯选基因多样性的研究现状进行了综述, 对前景进行展望, 以期为牦牛群体基因组学等研究提供依据。     

淮河野生鲇鱼线粒体Cyt b基因的序列变异与遗传结构分析

本研究利用线粒体DNA细胞色素b(Cyt b)基因序列分析淮河信阳段、淮滨段、蚌埠段、洪泽湖及其支流颍河、淠河和池河的野生鲇鱼(Silurus asotus)种群遗传结构及种群历史.结果表明,在841 bp的同源序列中,7个种群共检测到变异位点40个,占全部序列的4.76％,121个个体共检测到32种单倍型;7个种群的平均单倍型多样性(h)、核甘酸多样性(Pi)分别为0.884 8、0.003 8,表明淮河野生鲇鱼种群的遗传多样性水平较高.7个种群间的遗传分化指数Fst为0.115 0,仅12.92％的变异来自种群间(AMOVA分析),基因交流值为3.85,种群间K2-P遗传距离为0.002 ～0.009,显示鲇鱼种群间没有发生明显的地理分化.NJ树揭示7个种群的个体组成2个谱系,但这2个谱系与地理分布并不相关.中性检验、错配分析和Network网络亲缘关系分析皆表明鲇鱼种群有过种群扩张,扩张时间约在0.17～0.29百万年前的中更新世中期和末期.     

基于线粒体细胞色素b基因序列的版纳鱼螈四个种群遗传多样性与遗传结构研究

版纳鱼螈Ichthyophis bannanicus 是蚓螈类在我国分布的唯一物种,目前已知分布在云南、广西和广东的部分地区.本研究获得4个版纳鱼螈种群的87个个体的线粒体DNA细胞色素6基因1 000 bp序列,对序列变异、遗传多样性、种群结构和种群动态进行了分析.经比对后87个序列发现39个(3.9%)多态性位点,共定义了22个单倍型.序列分析结果显示版纳鱼螈种群单倍型多样性和核苷酸多样性与其它两栖动物接近,说明版纳鱼螈各种群仍保持一定的遗传多样性水平.单倍型网络关系图和系统发生分析均显示来自云南和两广地区的版纳鱼螈分歧明显,已形成了不同的进化谱系.种群遗传结构分析也显示来自云南的勐腊种群与两广各种群之间显著的遗传差异,这提示分布在云南与两广地区的版纳鱼螈应作为不同的管理单元(MU)进行保护.综合两种中性检验(Fu's Fs=9.44,P=0;Tajima's D=1.88,P=0.013)和种群增长指数(g=5415.03±297.55)分析的结果表明,两广地区的版纳鱼螈可能经历近期的种群扩张事件.     

入侵害虫西花蓟马及其他8种常见蓟马的分子鉴定

用PCR产物直接测序法对入侵害虫西花蓟马和其他8种蓟马的线粒体 COⅠ基因433 bp片段测序，获得62个个体的序列。分子数据分析显示： 种内个体间平均遗传距离在0～0.005之间，2003年在北京发现的西花蓟马与欧洲等地区报导的西花蓟马不存在明显的遗传差异； 9种蓟马种间平均遗传距离为0.213。构建的NJ树可以很好的显示蓟马的聚类，物种各单元型最初分支自展值均达到100%。结果表明，基于PCR及直接测序技术的分子鉴定可以达到准确鉴定蓟马物种之目的。     

黄河裸裂尻鱼五种群mtDNA控制区的遗传结构

黄河裸裂尻鱼（Schizopygopsis pylzovi）主要分布于青藏高原东北部兰州以上黄河干支流水系和高原北部柴达木内流水系,由于其对高原特殊生境表现出独特的适应性而受研究者关注。本文采用聚合酶链式反应（PCR）和直接测序的方法获得了一个分布于柴达木内流水系种群和四个黄河支流种群共99条个体的线粒体DNA（mtDNA）控制区（D-100p）821bp核苷酸的序列,探讨了其种群遗传结构和分化。99条个体的序列经比对后,发现77个（9．37％）多态性位点,共定义了53个单倍型,其中有一个单倍型（DT12）为两个种群（大通种群和互助种群）所共享,其余52个单倍型均为某个种群所特有。遗传多样性分析表明,柴达木种群的单倍型多样度（h=0．79±0．06）和核苷酸多样度（π=0．0027±0．0017）均略低于黄河支流各种群。AMOVA分析结果显示,遗传差异主要发生在种群之内,占75．39％,而小同水系的种群间只有24．61％,各种群间成对的Fst及遗传距离均表明种群间出现了一定程度的种群分化,但系统进化树最示出一种混杂的单倍型分布格局,提示青藏高原东北部地质事件所造成的水系间的隔离形成较晚。单倍型歧点分布呈现为单峰以及中性检验Tajima的D（-1．497,P=0．058）和Fu的Fs（-24．741,P=0．001）结果综合表明,黄河裸裂尻鱼在青藏高原隆升过程中曾经历过近期的种群扩张事件[动物学报54（6）：972—980,2008]。     

基于线粒体细胞色素b基因的中国大沙鼠系统地理格局

通过内蒙、新疆、甘肃的41个大沙鼠样品和1个伊朗撒拉克大沙鼠的mtDNA Cytb基因全序列的遗传分析,对我国大沙鼠(Rhombomys opimus)的分子系统地理学进行了初步探讨。结果表明,我国41个大沙鼠样品的Cytb基因包含了50个核苷酸变异位点(占全序列的4.39%),其中转换48个,颠换2个,共定义23个单倍型。在四个地理种群中,内蒙古中部半荒漠区和阿拉善荒漠区的单倍型多样性最高,甘新荒漠区的单倍型多样性最低;北疆荒漠区的核苷酸多样性最高,内蒙古中部半荒漠区的核苷酸多样性最低。分子变异分析(AMOVA)表明,种群间的遗传变异占51.68%,种群内的遗传变异占48.32%。FST统计结果表明,除内蒙古中部半荒漠区与阿拉善荒漠区地理种群之间差异显著外(P<0.05),其它地理种群间的差异均极显著(P<0.01)。基于单倍型的系统树显示,42只大沙鼠形成三支。其中,伊朗撒拉克地区大沙鼠和中国地区大沙鼠之间的亲缘关系比中国两支大沙鼠之间的亲缘关系远;分析表明,中国分布的大沙鼠两支之间分歧时间估计在0.093Ma前。嵌套支分析表明,大沙鼠历史种群曾发生过异域片段化、受阻碍基因流和持续种群扩张事件。种群扩张分析提示大沙鼠在0.0119Ma前曾经历过一次种群扩张事件,种群可能受到末次冰期波动的影响。     

植物细胞核基因和细胞质基因

植物细胞不同于动物细胞,前者有三大遗传系统,即细胞核、叶绿体和线粒体遗传系统,后者只有细胞核和线粒体遗传系统。所谓细胞质基因,即为叶绿体和线粒体基因。在这三个遗传系统中,各有自己的DNA复制、转录和转译自主性,但叶绿体、线粒体遗传系统又受到核遗传系统的部分控制,所以它们的自主性又不是完全的。当前植物分子遗传学的研究,不仅是分析三个遗传系统基因组的结构和基因表达,而且要研究之间的相互作用和基因的协同表达及其调控机制,才能对生产实践中提出的问题提供理论依据和解决途径。     

细菌人工染色体文库的构建方法分析

细菌人工染色体是一种承载大片段DNA的新型载体系统,它具有插入片断大、嵌合率低、遗传稳定性好、易于操作等优点.在高等生物基因组文库的构建和基因功能的分析等方面有广泛应用.BAC文库的构建是基因组较大的真核生物基因组学研究的重要基础.介绍了近年来细菌人工染色体文库构建方法上的研究进展,对其中载体的制备和高分子量DNA的制备这两个关键环节作了较深入的探讨.     

水稻基腐病细菌毒素的遗传特性和产毒相关的分子标记

[目的]水稻基腐病(Erwinia chrysanthemi pv.zeae)是水稻上重要的细菌病害之一,本论文对该病菌的毒素遗传特性和产毒相关的分子标记进行了研究.[方法]通过化学诱变方法,筛选基腐细菌去质粒的突变体Ech7-mu1;应用RAPD技术,筛选产毒素相关的分子标记.[结果]毒素活性测定结果表明,野生菌Ech7和去质粒菌株Ech7-mu1都能产生毒素.从260条随机引物中,筛选出引物K10,该引物能从不产生毒素的突变株Ech7-4中扩增出大小为2139bp的DNA特异片段,但不能扩增野生菌Ech7,将该片段克隆,测序分析,设计特异引物,在突变体Ech7-4中获得了与毒素产生相关的SCAR分子标记(标记符合率为100%).该基因片段有5个ORFs,其中2个ORFs分别编码NADH-黄素还原酶和N-乙酰转移酶,另外2个不完整的ORFs编码的蛋白分别与Pseudomonas aerginosa(ZP00136947)和Yersinia Pestis(ZP01177873)的抗菌素代谢转运蛋白通透酶(DMT)具有66%和46%的同源率.[结论]水稻基腐细菌毒素的生物合成是由染色体基因编码,与质粒无关.不产生毒素的突变菌株基因突变的位点位于SCAR标记DNA的3'末端.