DNA水平自然选择作用的检测

上个世纪60年代,Kimura提出的“中性进化”假说使经典的达尔文自然选择学说遭遇了前所未有的挑战。但新近的研究表明：在DNA水平,越来越多的证据支持“自然选择”的进化理论。这些研究成果得益于近年来大量群体和基因组DNA数据的积累,以及理论群体遗传学的发展。在DNA水平检测选择作用是否存在的方法包括两大类：种内多态性检验和种间差异度检验。前者以Tajima(1989)提出的D检验为代表,后者大都基于“中性条件下,种内与种间进化速率一致”的原理。这些方法以中性假说作为零假设,结合统计检验方法分析DNA数据,被称为“中性检验”。这些方法对于解决一些有关进化的基础理论问题和人类遗传学及生物信息学的深入研究都具有重要意义。本文介绍几个应用广泛的检测方法,以使国内的读者了解它们的基本思路和操作方法。     

叶绿体DNA的限制性内切酶谱分析在植物系统分类学中的应用

业已证明,叶绿体DNA为一共轭闭合环状分子。绝大多数植物叶绿体DNA均含有一对反向重复序列。对于所有已检测过的植物,叶绿体基因组所编码的基因数量、基因组成和基因排列是基本一致的。这表明叶绿体DNA具有进化上的保守性。由于其进化上的保守性,叶绿体DNA常为研究层次较高的分类单位间(属间、科间、目间、纲间等)进化关系和进化历史提供较准确的信息。1976年,Vedel等首先建立了叶绿体DNA的内切酶谱分析方法,并将其应用于植物系统分类学中。Vedel等用限制酶ECoRI酶切从豌豆     

学习自然辩证法的一点体会——谈谈爬行动物的起源

“自然界也总是不断发展的,永远不会停止在一个水平上。”“发展是对立面的‘斗争’。”(《列宁选集》第二卷)脊椎动物的进化史,也和其他一切事物一样,雄辩地反映了自然界进化发展和对立面斗争的事实。它们从鱼类进化为两栖动物,又从两栖动物进化为爬行动物,爬行动物又进化出两支,一支到鸟类,另一支到包括我们人类在内的哺乳动物。这是脊椎动物五大类间的进化,此外还有本类动物中的小分支的进化。每一进化,都是矛盾斗争的结果,是新陈     

甘薯NBS类抗病基因类似物的分离与序列分析

利用已克隆植物抗病基因NBS（Nucleotide binding site）序列中的保守模体（motif）“P-loop”和“GLPL”合成简并引物,以甘薯（Ipomoea batatas）栽培品种青农2号基因组DNA为模板进行PCR扩增,通过T/A克隆、测序和序列分析,共得到15条具有连续ORF的抗病基因类似物（Resistance gene analogues,RGAs）序列,它们之间核苷酸序列间的相似性系数在41.2%-99.4%之间,而相应推测的氨基酸序列间的相似性系数在20.6%-100%之间,同时对分离的RGAs的核苷酸和氨基酸序列进行系统发育树分析,表明甘薯RGAs可分为TIR（Drosophila Toll or human interleukin receptor-like）和nonTIR两类.对甘薯RGAs和5个已克隆植物NBS的氨基酸序列进行结构分析表明,它们包括“P-loop”、“Kinase-2”、“Kinase-3a”、“GLPL”4个抗病基因所共有的保守模体.这些表明甘薯与其它物种的NBS类RGAs可能具有同样的起源和进化机制.     

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。     

转座因子和宿主基因组的进化

转座因子主要是一些“自在”或“无功能”的DNA,其对宿主进化无关紧要的观点受到了质疑。新近的报道指出,它们有增强宿主基因组自身进化,对环境变化作出反应的潜在能力,很可能是遗传多样性的主要源泉。     

植物园里的DNA

1953年沃森和克里克在Na-ture上首次提出了DNA双螺旋结构的模型,从此揭开了基因自我复制的奥秘。1962年他们曾为此荣获诺贝尔奖。50年后的今天,为纪念这一伟大的里程碑,由BBSRC和英国邱园联合举办了一个 “植物园里面的DNA”研讨会。在这个会上充分地展示了DNA在现代植物科学研究中的重要地位。目前,关于DNA的研究已经渗透到邱园的许多领域,其中尤其是系统进化的研究。DNA序列分析现已用于所有分类水平上的系统学研究,其中许多研究工作集中在科内属间的亲缘关系上。例如,最近维也纳大学和英国邱园的科学家们刚刚发表了利用叶绿体rb…     

鱼类线粒体DNA研究新进展

线粒体DNA是分子生物学研究中的一个热门领域,已成为鱼类进化生物学和群体遗传学研究的重要分子遗传标记。本文对鱼类线粒体DNA分子生物学的最新研究进展进行了较详细的阐述。重点介绍鱼类线粒体DNA全序列的研究进展、组成及特征,鱼类线粒体DNA非编码区结构研究进展,鱼类线粒体DNA多态性及其主要的检测方法;综述了最近有关鱼类线粒体DNA在鱼类系统学、种间杂交渐渗、种群识别、起源和进化、地理分化等研究中的应用情况。     

Junk DNA的功能诠释

在庞大的基因组序列中数量占绝对优势的序列因为不编码蛋白质或RNA产物,一直被人们称为junk DNA.事事讲究经济效率的生物在长期的进化中,应该不会让大量无功能的“垃圾”堆积在充满活力的生命细胞中.近年来的研究已揭示junk DNA具有重要的功能,随着研究的深入,一定会发现越来越多的junk DNA决非垃圾,而是基因组的宝贵财富.     

几类“无线粒体”原生动物进化地位的探讨

以贾第虫、毛滴虫、内变形虫和微孢子虫等为代表的几类寄生原生动物曾因为“无线粒体”, 再加上其他一些似乎介于原核和真核细胞之间的原始特点和分子系统树中它们往往处在真核生物的最基部等证据, 而被有些人认为是目前已知的一类最原始的真核生物类群——Archezoa, 其进化地位应该是处在真核细胞通过“内共生”产生线粒体之前的极早阶段. 这一观点一度被部分学者认为对探讨真核细胞(生物)的起源、进化极为重要, 是进化生物学上的重要突破. 然而, 近年来不断有研究对此提出质疑. 我们首先扩增、测序并鉴定了蓝氏贾第虫、阴道毛滴虫和痢疾内变形虫的DNA拓扑异构酶Ⅱ序列, 再结合GenBank数据库中已有的脑炎微孢子虫和其他一系列处在不同进化地位的真核生物的相应序列数据, 用多种方法构建出分子系统树, 对这些“无线粒体”原生动物的进化地位进行了探讨. 结果表明, 由于DNA拓扑异构酶Ⅱ的特点和可以克服“长枝吸引”等以往分子系统分析中的不足, 所构建的系统树不仅能有效地反映出已普遍接受的真核生物各主要类群的系统关系, 而且显示出这些“无线粒体”原生动物不同于以前系统树所推测的进化地位: 它们并非是最早分支出来的真核生物, 而是在具有线粒体的生物如动基体类或菌虫类等之后才分化的、分别属于不同进化地位的类群. 结合近来在它们中发现了类似线粒体细胞器的证据, 我们认为这些“无线粒体”的原生动物虽然其中有些种类(如以贾第虫为代表的双滴虫类)进化地位很低等, 但总体上并非过去所认为的那么极端原始, 它们应该是线粒体产生之后因适应长期的无氧条件下的内寄生生活方式才分别分化出来的多源发生的不同生物类群.     

栽培高梁、甜高梁和拟高梁比较基因组原位杂交分析

用一种植物的总基因组DNA与近缘或远缘物种的染色体杂交,可以研究植物近缘或远缘物种基因组进化关系。以拟高粱总基因组DNA为探针,对栽培高粱、甜高粱基因组进行杂交,结果表明栽培高粱、甜高梁和拟高梁基因组中重复序列存在很大的同源性,基因组进化关系表现出保守性。栽培高粱与拟高粱基因组间重复序列的同源性要比甜高粱与拟高粱间重复序列的同源性高。     

栽培高粱、甜高粱和拟高粱比较基因组原位杂交分析

用一种植物的总基因组DNA与近缘或远缘物种的染色体杂交,可以研究植物近缘或远缘物种基因组进化关系。以拟高粱总基因组DNA为探针,对栽培高粱、甜高粱基因组进行杂交,结果表明栽培高粱、甜高粱和拟高粱基因组中重复序列存在很大的同源性,基因组进化关系表现出保守性。栽培高粱与拟高粱基因组间重复序列的同源性要比甜高粱与拟高粱间重复序列的同源性高。     

拟南芥DNA探针的比较基因组原位杂交揭示的拟南芥与远缘植物基因组间的同源性

采用生物素标记的拟南芥基因组DNA探针在75%杂交严谨度下对双子叶植物番茄、蚕豆和单子叶植物水稻、玉米、大麦的染色体进行了比较基因组荧光原位杂交（comparative genomic in situ hybridization,cGISH）分析,以揭示拟南芥与远缘植物基因组间的同源性.cGISH信号代表了拟南芥基因组DNA中的重复DNA与靶物种染色体上同源序列的杂交.探针DNA在所有靶物种的全部染色体上都产生了杂交信号.杂交信号为散在分布,并呈现随基因组增大,杂交信号增多,且分布更加分散的趋势.所有靶物种的核仁组织区（NOR）都显示了明显强于其他区域的杂交信号,表明拟南芥基因组DNA探针可用于植物NOR的物理定位.在所有的靶物种中,信号主要分布在染色体的臂中间区和末端,着丝粒或近着丝粒区有少数信号分布.大麦染色体显示了与C-和N-带不同的独特的cGISH信号带型,表明此探针可用于不同植物染色体的识别.这些结果表明,拟南芥基因组与远缘植物基因组之间,除rDNA和端粒重复序列外,还存在其它同源的重复DNA;一些重复DNA序列在被子植物分歧进化为单子叶和双子叶植物之前就已存在,虽经历了长期的进化过程,至今在远缘物种之间仍保持了较高的同源性.结果还提示,大基因组中古老而保守的重复DNA在进化过程中发生了明显的扩增.     

日本研制生物工程用新仪器设备动态

生物工程需要特殊的仪器和设备。目前日本许多企业,包括与生物工程无关的厂家也都竞相从事有关产品与设备的研究开发。精工电子工业公司已开发成功能自动分析DNA的“DNA碱基序列自动解析系统=DNA序列仪”,它不仅能自动分析DNA的碱基序列,而且还有一个特征,     

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。     

“物种间的相互关系与协同进化”研讨会将于2004年12月在云南西双版纳召开

为了总结中国科学院知识创新重要方向性项目“物种间的相互关系及其生态学效应”的最新研究成果,把握该领域的国际发展水平和研究热点,促进协同进化研究在我国的发展,定于2 0 0 4年1 2月1～3日在西双版纳召开中国科学院“物种间的相互关系及进化”学术研讨会。本次会议是在我国举行的首次“协同进化”专题的学术研讨会,会议将邀请国际著名学者与会并做专题报告。会议主题:( 1 )协同进化的理论与发展;( 2 )昆虫与寄主植物间的协同进化;( 3 )传粉系统的专化与泛化;( 4 )植物种子散布中的动植物相互关系;( 5 )榕树与榕小蜂的协同进化关系;( 6)…     

分子生物学技术在双翅目实蝇科昆虫系统发育研究中的应用

分子生物学技术如同工酶电泳、RFLP、RAPD、核酸序列分析、微卫星DNA和探针杂交等,在实蝇科昆虫系统发育研究中具有重要作用。利用这些技术对实蝇种群进行系统发育研究,揭示其亲缘及进化关系,从生命本质上寻找实蝇种群间的内在联系。文章综述上述几种分子生物学技术在实蝇科昆虫核酸结构、种内和种间的亲缘及进化关系等方面的研究进展,分析在应用中存在的问题,展望这些分子生物学技术在实蝇科昆虫系统发育中的应用前景。     

中国野桑蚕性信息素合成激活肽(PBAN)基因的克隆及序列分析

根据家蚕(Bombyx mori)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因DNA序列设计引物,扩增获得中国野桑蚕(Bombyx mandarina China)PBAN基因。分析表明,PBAN由33个氨基酸组成,在第14个氨基酸异亮氨酸和第15个氨基酸酪氨酸之间插入了698bp的内含子。根据PBAN及其基因cDNA、DNA序列分别构建分子进化树,结果显示3个水平比对结果构建的分子进化树有较好的一致性,推测PBAN基因可能适合于科、属之间的进化分析;并且PBAN基因内含子没有表现出特有的进化信息,推测PBAN基因内含子的进化与PBAN全长基因的进化在进化速率上并没有显著差别。相对于PBAN及α—SGNP、γ—SGNP,β—SGNP的进化速率相对较快,推测β—SGNP序列可能适合用于种间的进化分析。     

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     

DNA指纹技术在生物鉴种中的应用

通过DNA指纹技术可以看到同种生物DNA序列的微小差异。使用限制性核酸内切酶酶切DNA,将有差异DNA片断通过电泳,与样本DNA比对,以判断出哪个是需要的样本。本文利用PCR分析,鉴别未知物种种类,18cDNA测序,并进行BLAST比对,就可以观察到不同物种DNA非保守序列间差异,从而鉴定物种的种类及其在进化树上所处的生态位置。在珍稀物种保护等方面有一定指导意义。