重复顺序与真核生物的基因表达

真核生物的基因组中重复顺序的发现,是近年来分子生物学研究的重大成果之一。现在已知,几乎所有的真核生物基因组中都有大量的重复顺序。这些重复顺序以两种形式分布在DNA链上。一种是与单一顺序相间地排列的,另一种则是呈丛生状态集中地排列在DNA的某一段区域内的。基因组中相同的重复顺序称为一个“家族”。     

真核基因转录和调控

与原核生物的基因组相比,真核生物的基因组包含更多遗传信息。人细胞基因组比大肠杆菌的大一千倍。真核生物基因组DNA结构中有高度重复顺序,中等重复顺序和单考贝顺序的相间安排。     

自身基因组原位杂交揭示植物基因组重复DNA沿染色体的分布

重复DNA沿染色体的分布是认识植物基因组的组织和进化的要素之一。本研究采用一种改良的基因组原位杂交程序,对基因组大小和重复DNA数量不同的6种植物进行了自身基因组原位杂交(self-genomic in situ hybridization,self-GISH)。在所有供试物种的染色体都观察到荧光标记探针DNA的不均匀分布。杂交信号图型在物种间有明显的差异,并与基因组的大小相关。小基因组拟南芥的染色体几乎只有近着丝粒区和核仁组织区被标记。基因组相对较小的水稻、高粱、甘蓝的杂交信号分散分布在染色体的全长,但在近着丝粒区或近端区以及某些异染色质臂的分布明显占优势。大基因组的玉米和大麦的所有染色体都被密集地标记,并在染色体全长显示出强标记区与弱标记或不标记区的交替排列。此外,甘蓝染色体的所有近着丝粒区和核仁组织区、大麦染色体的所有近着丝粒区和某些臂中间区还显示了增强的信号带。大麦增强的信号带带型与其N-带带型一致。水稻自身基因组原位杂交图型与水稻Cot-1DNA在水稻染色体上的荧光原位杂交图型基本一致。研究结果表明,自身基因组原位杂交信号实际上反映了基因组重复DNA序列对染色体的杂交,因而自身基因组原位杂交技术是显示植物基因组中重复DNA聚集区在染色体上的分布以及与重复DNA相关联的染色质分化的有效方法。     

动物细胞特定基因的分离和鉴定

哺乳动物的基因组是非常复杂的,人的DNA含有大约10~7个珠蛋白基因大小的DNA顺序。其中大约60％是单拷贝基因。用物理方法还不可能提纯到1000倍以上。但是,用含有cDNA的重组质粒作为亲和介质的新的层析技术和反相层析可以充分纯化以至可以克隆带有邻近顺序的单个哺乳动物基因。 含有从基因组分离的哺乳动物珠蛋白基因顺序的重组质粒的制备,为直接分析特定DNA顺序的转录控制提供了机会。 然而,即使没有这种质粒,从含有特定珠蛋白基因和其他基因的限制酶解DNA片段中识别基因组DNA片段也是可能的。结合使用几种限制酶,并将吸附在滤膜上的DNA片段与从珠蛋白重组质粒的cDNA制备的DNA探针杂交,可以制出几种哺乳动物珠蛋白基因的限制谱。应用这项技术,插入在结构基因中的非编码顺序也已被识别和研究。     

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.     

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。     

水稻、高粱、高粱稻重复顺序DNA复性动力学分析

应用DNA复性动力学方法对水稻、高粱以及它们的杂交后代高粱稻的重复顺序DNA进行了分析。配合应用计算机技术,研究了它们基因组结构的概况。发现与母本水稻相比,远缘杂交后代高粱稻基因组在中度重复顺序部分发生了变化。     

60Co-γ射线辐照玉米种子对基因组DNA分子的影响

以不同剂量的60Co-γ射线辐照玉米种子,对各处理组分单株,采用CTAB抽提法提取幼叶组织基因组DNA,并对基因组DNA进行酶切,研究辐照对基因组DNA分子的损伤效应。结果表明:辐照剂量不同,得到的基因组DNA分子在各处理组间存在差异,当辐照剂量>200 Gy时,差异更为明显;辐照不仅能引起DNA分子链的断裂,还能改变核苷酸链上的碱基位置和顺序,使酶切位点发生改变。实验还对同一辐照剂量处理下的不同单株幼叶基因组DNA进行了重复实验,结果是一致的。     

人基因组转录图研究技术

人类基因组研究的主要任务是二个:第一是读出人基因组全部ATCG“语言”,即全基因组DNA核苷酸顺序分析;第二是读懂人基因组全部ATCG“语言”,即全部基因的DNA顺序及功能研究。无疑第二项任务有赖于第一项任务完成的基础。在进行第一项研究任务时,由于人基因组十分巨大和复杂,不可能直接进行顺序分析,所以通常总要先进行染色体DNA的大片段克隆,并借助于某些物理标志把克隆在染色体上排序,这样就形成了某种物理图谱。现在已在进行的人基因组的图谱分析有以下几种:遗传连锁图(Linkage Map),分辨率在     

面向大规模人群的基因组注释系统

基因组注释是识别出基因组序列中功能组件的过程,其可以直接对序列赋予生物学意义,由此方便研究者探究和分析基因组功能.基因组注释可以帮助研究从三个层次上理解基因组,一种是在核苷酸水平的注释,主要确定DNA序列中基因、RNA、重复序列等组件的物理位置,包括转录起始,翻译起始,外显子边界等具体位置信息.同时可以注释得到变异在不...     

恒河猴高重复顺序DNA的分子克隆

哺乳动物基因组中高重复顺序可用限制性内切酶消化DNA经用电泳分离获得,本文用限制性内切酶Bam HI消化恒河猴DNA分离得到一系列高重复片段。用其中最小片段与质粒pBR 322共价连接,转化到大肠杆菌后得到3个带有重组子的克隆。其中PMBI克隆用Bam HI,Pst I酶解,杂交鉴定,证明此克隆是含有重组的恒河猴高重复片段,此片段大小约为340碱基对。哺乳动物基因组相当繁杂,一般在10~9碱基对(b.p)以上,应用复性动力学方法可将其分成高重复顺序、中重复顺序及单拷贝顺序。高重复顺序在基因组中重复频率很高。可达百万次。它有许多家族,这些家族核苷酸顺序相近,但不相同,目前有证据表明,高重复顺序与基因表达及调控有关,与生物进化有关,而且还与DNA的复制及调控有关,因此具有重要的生理功用。为了得到纯的单一高重复顺序,我们应用分子克隆技术,建立了恒河猴高重复顺序DNA的分子克隆。     

节肢动物线粒体基因组与系统发生重建

对mt基因组的比较研究是探讨节肢动物系统发生的有效手段之一。基因的排列和DNA序列可以为重建节肢动物的系统发生提供有用的信息。目前,已测定mt基因组全序列的节肢动物已增加到44种。归纳、总结了节肢动物mt基因组的基本特征、基因顺序、基因重排的发生和机制等。简要评述基于mt基因组的节肢动物系统发生研究。     

水稻(Oryza sativa L.)核基因组存在叶绿体psbA基因的同源片段

序列比较说明,重复DNA顺序pRRD9与水稻叶绿体基因组中编码QB蛋白的psbA基因存在高度的同源。用pRRD9亚克隆片段pRRD9R和片段pRRD9L对水稻的叶绿体和核DNA进行Southern杂交分析,揭示了psbA基因同源片段在某个进化时期由叶绿体基因组转移到水稻核基因组,而且两者在水稻进化过程中的变异程度存在明显的差异。利用它们对野生稻和栽培稻总DNA的Southern杂交分析,显示亚洲栽培稻与AA基因组型的野生稻有较近的亲缘关系,以及在部分野生稻产生特异的杂交带谱,说明它可以作为一种分子探针来研究水稻的进化问题。     

图位克隆技术在农作物基因分离中的应用与评价

图位克隆(Map-based cloning)作为分离基因的有效方法, 已在小基因组作物的基因分离中得到了广泛应用和发展, 而在具有大量重复DNA序列的大基因组作物中的应用仍存在挑战。基于图位克隆在基因分离中的重要性, 文章就图位克隆技术的基本内容及发展做简要概述, 着重对图位克隆技术在大基因组作物中的应用进行分析和评价, 同时对它今后可能的发展方向进行了讨论, 以期为大基因组作物基因的分离提供借鉴。     

小麦及其近缘种中基因组特异性DNA重复序列的研究进展

本文对小麦族植物中基因组特异性DNA重复序列的分类、基本特征、分离和鉴定方法、在小麦遗传改良中的应用以及未来研究的发展趋势进行了简述。综合已有的研究结果可以看出基因组特异性DNA重复序列是小麦族植物基因组特异性形成的重要构成部分。对基因组特异性DNA重复序列的研究是认识小麦族植物基因组的有效途径之一,基因组特异性DNA重复序列的应用将进一步促进小麦族植物分子细胞遗传学和普通小麦遗传改良研究的进展。 Advances in Studies of Genome-Specific Repetitive DNA Sequences in Wheat and Related Species BAI Jian-rong1,2,JIA Xu1,WANG Dao-wen1 1.The State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering,Institute of Genetics and Developmental Biology,The Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China; 2.Crop Genetics Institute,Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan 030031,China Abstract:In this paper we review recent advances in studies of several aspects of genome specific repetitive DNA sequences in wheat and related species.The available results demonstrate that genome specific repetitive DNA sequences are important components of genome specificity in wheat and related species.Research on genome specific repetitive DNA sequences is essential to the elucidation of genome function.The application of genome specific repetitive DNA sequences will aid molecular cytogenetic studies in wheat and related species and contributes to genetic improvement of common wheat. Key words：wheat;genome specific repetitive DNA sequence;chromosome     

基因组原位杂交鉴定牛筋草AA基因组在穇子染色体上的分布及探针长度优化方法

采用基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)方法研究了牛筋草(Eleusine indica)AA基因组在穇子(E.coracana)染色体上的分布,并探讨了AA、BB基因组的同源关系。用超声波破碎法进行预剪切,以缺口平移法标记的牛筋草总DNA为探针,BB基因组的E.floccifolia(Forssk.)Spreng.总DNA为封阻,与AABB基因组穇子的中期染色体进行杂交。结果表明,牛筋草AA基因组分布在穇子的18条染色体上。不加封阻或加过量封阻均不能鉴别AA基因组,说明AA和BB基因组间的分化程度不大,双方共享的重复序列较多。牛筋草与E.floccifolia总DNA分别用超声波破碎2 min和3 min后,可得到峰值为300-750 bp的DNA片段,这说明不同物种的超声波破碎时间需要调整,以获得合适长度的探针。     

一种新的线粒体基因组DNA捕获探针的制备及初步应用

目的:建立新的线粒体基因组DNA杂交捕获探针制备方法并用进行初步应用。方法:通过PCR技术扩增特异线粒体DNA片段,并与生物素偶联,最后与标记磁珠的亲和素混合获得捕获探针。并自行制备的线粒体基因组DNA文库捕获探针与肝癌全基因组测序文库进行液相杂交。分离捕获产物后PCR扩增并进行测序分析。结果:成功建立了线粒体基因组杂交捕获探针制备方法并成功分离线粒体基因组DNA;对测序数据的分析显示:90%以上测序数据来自线粒体基因组DNA,且覆盖率达到100%,且均一性良好。检测到的同质性变异位点数量和异质性变异位点数量与全基因组测序数据产生的结果接近(P=0.9152,P=0.8409)。结论:新方法制备的线粒体基因组DNA杂交捕获探针可以从全基因组文库中高效捕获线粒体基因组DNA测序文库。     

水稻重复DNA顺序克隆pRRD3的研究

用ＤＮＡ复性动力学方法克隆到一个水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）中度重复ＤＮＡ顺序。不同限制性内切酶消化和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析显示,这段重复ＤＮＡ顺序以串联加散布的形式存在于水稻基因组中;序列分析表明在它内部含有一个典型的植物启动子序列ＴＧＴＡＴＡＡＡＴＡ;以ｐＲＲＤ３克隆片段作探针,对水稻３４个品种进行拷贝数测定,在野生稻与栽培稻、籼稻与粳稻之间均存在拷贝数上的明显差异;对ＡＡ基因组不同亚型水稻ＤＮＡ进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析,得到基因组亚型特异的杂交带谱,说明该重复顺序是研究水稻进化和分类的一个有用探针。