棉花BAC文库快速筛选法

目的:构建棉花细菌人工染色体(Bacterial Artificial Chromosome,BAC)文库的快速筛选法,以期从BAC文库中大量、快速、高效筛选出特定BAC克隆,为从事基因组测序、分离和分析特定基因、构建物理图谱及基因图位克隆等生物学技术研究奠定基础。方法:构建了整板、行、列的三维混合池,以菌液PCR为基础,从BAC文库中筛选出含有特定DNA片段的BAC单克隆。结果:从BAC文库的3 456个克隆中,共筛选出16个阳性单克隆,涉及13条染色体、11个SSR标记。结论:该文构建的棉花BAC文库筛选体系,筛选快速、准确,适合从BAC文库中大量筛选BAC单克隆。结合当前的多种BAC文库筛选方法进行探讨,根据不同的实验目的选择更合适的筛选方法和操作步骤。     

新疆细毛羊2倍基因组BAC文库PCR筛选系统的构建与使用

本研究所构建的BAC文库覆盖了8倍新疆细毛羊的基因组,平均插入片段的大小为133kb,同时文库92．5%的克隆插入片段大于100kb,而且有部分克隆甚至大于300kb,假定绵羊的基因组含有3×10~6kb,根据文库的平均插入片段大小为133kb,从文库筛选到目的片段的概率为98．208%。为了验证文库有较好的覆盖率,构建了2倍基因组文库PCR筛选系统,并对位于新疆细毛羊20号染色体MHC基因邻近区段的DMB_EX2、MCMA36、CP73和BM1258 4个分子标记进行了筛选,得到的平均阳性克隆数为1．5个,从筛选结果来看,这与文库插入片段估计的8倍基因组覆盖率相当接近并且没有偏向,这使得本文库成为研究绵羊的功能基因、位置克隆和完善基因组物理图谱的极为有用的资源。     

基因组文库的构建和池化筛选

作为物种保护策略的重要部分,建立濒危畜禽的基因组文库,可有效保存濒危畜禽种质资源。BAC(bacterialartificial chromosome)文库具有高容量、遗传特性稳定和嵌合体少等优点,因而被用于畜禽基因组文库的构建。对BAC文库的构建方法和文库池化筛选系统作一综述。     

元基因组文库分析技术研究进展

随着新的分析技术的不断出现和成熟,促进了微生物分子生态学及相关学科的诞生和迅速发展。其中,元基因组文库分析技术即是近年来微生物分子生态学研究领域兴起的一种新的分析技术。就元基因组分析技术诞生的背景及该技术的原理进行了讨论,着重阐述了元基因组文库分析技术在寻找新基因、开发新的生物活性物质、研究群落中微生物多样性、人类元基因组测序等方面的应用。另外,归纳总结了目前国际上常用的诸如PCR为基础的筛选、荧光原位杂交（fluorescent in situ hybridization,FISH）、底物诱导的基因表达筛选（substrate induced gene expression screening,SIGEX）、基因芯片等元基因组文库筛选方法,并就不同方法的优缺点进行了分析和讨论,指出了目前元基因组文库分析技术存在的主要问题并对今后该技术的发展进行了展望。     

PCR方法筛选淡紫灰链霉菌海南变种基因组粘粒文库

以中生菌素产生菌淡紫灰链霉菌海南变种(Streptomyces lavendulae var.hainanensis)B-7菌株为材料,利用pOJ446作为载体构建了B-7菌株的基因组粘粒文库,文库效价达到4.21×106CFU/ml.随机挑取12个克隆提取质粒,经BamHI酶切电泳分析,插入片段大小约为30～40 kb,符合建库要求的理论值.利用建立的基于96深孔板PCR技术的文库筛选改良方法,成功快速地筛选到含有目标基因片段的阳性菌株.     

深海沉积物微生物元基因组文库来源的新的酯酶基因的克隆、表达及酶学性质

【目的】从深海沉积物微生物元基因组文库中克隆新的酯酶基因,并进行酶学性质研究。【方法】利用含有三丁酸甘油酯的酯酶选择性筛选培养基,从深海沉积物微生物元基因组文库中筛选得到酯酶阳性Fosmid克隆。对筛选得到的fosmid FL10进行部分酶切构建亚克隆文库,筛选得到酯酶阳性亚克隆pFLS10。PCR扩增目的片段后与pET28a连接构建酯酶基因原核表达质粒,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21。纯化表达产物并对其进行活性测定及酶学性质研究。【结果】序列分析显示该pFLS10亚克隆质粒含有一段924bp的ORF(Open Reading Frame),与一海洋元基因组文库中筛选出的酯酶ADA70030序列一致性为71%。该酶为一新的低温酯酶,对C4底物(对硝基苯丁酸酯)水解能力最强。该酶最适作用温度为20℃,最适作用pH为7.5,20℃时较为稳定,pH8-10的范围内有良好的pH稳定性,K+、Mg2+对该酶具有一定的激活作用,Mn2+等对其具有不同程度的抑制作用。【结论】应用元基因组技术筛选到了新的酯酶基因fls10并进行了克隆表达,该酶在低温及碱性条件下较为稳定且活力较高,对于工业化生产具有一定的应用潜力。关键词:深海沉积物;元基因组文库;低温酯酶;酶学特征     

中国美利奴细毛羊BAC文库的三维PCR筛选

本研究利用中国美利奴细毛羊全基因组BAC文库,构建了可供快速筛选的两级水平的混合池,一级混合池和二级混合池(Primary pools and secondary pools).一级混合池基于每一384-well盘而构建,由盘、行,列三维混合池组成,二级混合池基于整个BAC文库而构建.设计了一种基于PCR技术的快速筛选方法,先筛选二级混合池m再根据结果筛选相应的一级混合池.利用此方法只需一步共66个PCR反应即可从BAC丈库中7.4万个克隆中筛选出1个阳性克隆,或三步100个以内的PCR反应筛选出多个阳性克隆.以绵羊基因组多态性分子标记BF94-1为引物,用一步共66个PCR反应成功筛选到1个阳性克隆373D13.     

藏鸡微卫星文库的构建与微卫星标记筛选

通过磁珠富集法构建了藏鸡基因组微卫星富集文库,分离微卫星序列并对其进行分析.将藏鸡基因组DNA经Sau3AI酶切后纯化回收,连接特定接头.用生物素标记的(CA)12探针与藏鸡基因组酶切回收片段杂交,捕获200～900 bp片段,随后将获得的片段连接到pMD 18-T载体上,转化至JM109中,成功构建藏鸡微卫星富集文库.从1200个转化子中获得了353个阳性克隆,随机挑选53个测序,根据测序结果成功设计了18对藏鸡微卫星引物,最终筛选出6个具有多态性的微卫星标记,其PIC值均大于0.5,同时可以用于研究藏鸡遗传多样性.实验结果表明磁珠富集法能够有效提高分离微卫星标记的效率.     

宏基因组学研究进展

不可培养微生物占据微生物总数的99%以上, 这己成为微生物资源开发利用的一个限制性因素。宏基因组学是通过提取某一环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库及对文库进行筛选寻找和发现新的功能基因及活性代谢产物的一种方法。它避开了微生物分离培养的过程, 极大地扩展了微生物资源的利用空间, 是现代基因工程一个新的发展方向和研究热点。本文主要对宏基因组的DNA提取方法、文库的构建、筛选策略的选择及近年来宏基因组学在各领域中的应用研究现状进行了综述。     

用克隆池PCR法筛选小麦 簇毛麦易位系6VS/6AL基因组TAC文库获得抗病基因候选克隆

用根据抗病基因保守区设计的一对简并性引物,从小麦簇毛麦易位系6VS/6AL cDNA中PCR扩增获得一个具有抗病基因核苷酸结合位点（Nucleotide binding site, NBS）结构特点的DNA片段克隆N7。从小麦簇毛麦易位系6VS/6AL基因组TAC（Transformationcompetent artificial chromosome, TAC）文库的22块96孔板提取所有2112个克隆池（每个池含约1000个克隆）的质粒,再根据N7的核苷酸序列设计一对特异引物,用克隆池PCR（pooled PCR）法经分级筛选从文库中获得一个阳性克隆。以N7为探针,通过Southern 杂交证实了该TAC克隆为真正含有抗病候选基因的克隆。研究结果表明克隆池PCR法对克隆数目巨大的基因组文库的筛选很有效。     

用克隆池PCR法筛选小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL基因组TAC文库获得抗病基因候选克隆

用根据抗病基因保守区设计的一对简并性引物,从小麦－簇毛麦易位系6VS／6AL cDNA中PCR扩增获得一个具有抗病基因核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）结构特点的DNA片段克隆N7。从小麦－簇毛麦易位系6VS／6AL基因组TAC（Transformation-competent artificial chromosome,TAC）文库的22块96孔板提取所有2112个克隆池（每个池含约1000个克隆）的质粒,再根据N7的核苷酸序列设计一对特异引物,用克隆池PCR（pooled PCR)法经分级筛选从文库中获得一个阳性克隆。以N7为探针,通过Southern杂交证实了该TAC克隆为真正含有抗病候选基因的克隆。研究结果表明克隆池PCR法对克隆数目巨大的基因组文库的筛选很有效。     

RNA干扰文库在功能基因组学研究中的发展及应用

RNA干扰（RNAi）是双链RNA分子在mRNA水平上诱发的序列特异性转录后基因表达沉默,从基因组水平设计针对多个靶基因的RNAi序列,建立RNAi文库进行系统性、大规模的筛选工作是功能基因组学研究的有力工具。目前RNAi文库主要包括质粒（或病毒）文库、siRNA表达盒文库、寡核苷酸文库和随机RNAi文库,已经被成功应用于基因功能鉴别、信号转导途径解析和药物靶标筛选等研究领域。近年来,这一领域发展迅速,本文就RNAi文库的发展应用以及存在的问题与展望进行综述。     

黑曲霉（Aspergillus niger）启动子的克隆及其序列特征

应用启动子筛选载体（Ｐｒｏｍｏｔｅｒ－ｔｒａｐｖｅｃｔｏｒ）ＰＬＸ２Ａ构建了１个黑曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ）基因组文库,这个载体含有１个潮霉素Ｂ（Ｈｙ）磷酸转移酶编码基因（ｈｐｈ）它能以启动子活性选择ＤＮＡ片段,用这个基因组文库转化大肠杆菌,获得了８００００转化子菌落,其中９４％含有插入片段,用这个基因库的质粒ＤＮＡ转化黑曲霉,产生了５３个抗潮霉素Ｂ（Ｈｙ＾Ｒ）菌落,２１个转化子的Ｓ     

几种高通量定向筛选技术及其比较

在定向进化过程中,多样性的突变文库一旦构建好后,实验成败与否的关键就在于建立针对目的改造特征的高通量筛选方案。从突变文库中筛选需要的、功能进化的目的基因,关键在于是否有一种或几种高通量筛选技术。介绍了几种目前常用高通量定向筛选技术的基本原理,并对其特性进行了比较。     

酿酒酵母全基因组范围内筛选MTM1基因的抑制基因

MTM1 基因对于维持锰超氧化物歧化酶的活性和线粒体正常功能十分重要,MTM1 基因的缺失会严重影响酵母锰超氧化物歧化酶活性,并损伤线粒体功能,因此在非发酵培养基上不能生长．利用MTM1 基因缺失的突变体在非发酵培养基上的生长缺陷,转入酵母基因组文库筛选MTM1 抑制基因,发现MTM1基因缺失造成的损伤一旦形成不可逆转,重新引入MTM1 基因也无法挽救,直接筛选无法得到抑制基因．为了避免MTM1缺失造成的不可逆损伤,在野生型酵母中先转入带有MTM1 基因的质粒,再敲除染色体上的MTM1 基因,随后转入基因组文库,再利用药物5-氟乳清酸(5-FOA)迫使细胞丢失表达MTM1基因的外源质粒,再筛选能在非发酵培养基上生长的转化子,通过这种方法筛选发现,POR2等5个基因的过表达可以挽救MTM1 基因缺失造成的非发酵培养基上的生长缺陷,为深入了解MTM1基因的功能提供了线索,对筛选其他造成不可逆损伤的突变基因的抑制基因提供了一条可行的研究思路．     

途径工程及Tn5转座子介导突变提高大肠杆菌丙酮酸生产

为了开发丙酮酸高产菌株,以大肠杆菌MG1655为出发菌株,通过基因敲除阻断副产物途径构建了产丙酮酸大肠杆菌工程菌KLPP。进一步利用p UT Mini-Tn5载体进行转座子随机突变,构建了含有7 197个单克隆的突变体文库。使用基于丙酮酸的二硝基苯肼显色法,建立了96孔板-酶标仪快速筛选方法,经过两轮的筛选,成功筛选到了6个突变体菌株,比KLPP丙酮酸产量提高了38%、31%、19%、28%、44%和14%。利用全基因组重测序确定了其转座子插入的位置,进而确定了可能影响丙酮酸产量的基因位点,为后续菌株改造工作奠定了基础。     

抗黄矮病小麦-中间偃麦草易位系基因组可转化人工染色体文库的构建及初步筛选

利用抗黄矮病小麦 -中间偃麦草易位系HW6 4 2的细胞核DNA构建了一个可转化人工染色体 (transformation competentartificialchromosome,TAC)文库 ,文库由 2 .3× 10 6 克隆构成 ,重组率为 90 .4 8% ,平均插入片段大小为 2 2kb左右 ,约覆盖普通小麦单倍体基因组 2 .5倍 ,在该文库中分离得到单拷贝DNA序列的几率约是 95 .77%。文库保存在 2 4块 96孔板中 ,每个孔中约含有 10 0 0个不同的重组克隆 ,可以采用PooledPCR的方法对文库进行筛选。用来源于小麦的简单重复序列 (simplesequencerepeat,SSR)引物wms37扩增中间偃麦草、抗病易位系及感病材料 ,得到一条与抗性共分离的特异条带 ,约 4 5 0bp。将此特异标记条带转化为SCAR(sequencecharacterizedamplifiedregion)标记 ,用于筛选HW6 4 2基因组TAC文库 ,得到 12个阳性克隆。对阳性克隆进行了PCR Southern验证 ,以中间偃麦草基因组总DNA为探针与限制酶HindⅢ消化后的阳性克隆杂交 ,其中 10个阳性克隆分别有 1～ 6条杂交带 ,结果表明 ,这 10个阳性克隆可作为抗黄矮病相关基因筛选的候选克隆     

宏基因组学挖掘新型生物催化剂的研究进展

微生物蕴藏着大量具有工业应用潜力的生物催化剂。然而,传统培养方法只能从环境中获得不到1%的微生物。宏基因组学是通过提取某一特定环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库并对文库进行筛选,寻找和发现新的功能基因的一种方法。它绕过了微生物分离培养过程,成为研究环境样品中不可培养微生物的有力手段。因此,从宏基因组中挖掘新型生物催化剂一直倍受生物学家的关注。以下主要对宏基因组文库的样品来源、DNA提取方法、文库的构建和筛选策略的选择这4个方面的研究状况进行了综述,列举了近年来利用宏基因组技术所获得的新型生物催化剂,并对其今后的研究方向提出了展望。     

雨生红球藻基因组文库的构建及鉴定

本研究以雨生红球藻34-1n为材料,提取其基因组DNA,利用限制性内切酶Sau3AⅠ对基因组DNA进行酶解,回收6~8kb的基因组DNA片段,并浓缩至200ng/μL。该片段与经BamH Ⅰ酶切和去磷酸化处理后的pUC18载体连接,然后电击转化到受体菌Escherichia.coli DH5α中,获得雨生红球藻34-1n的基因组文库。该文库的平均插入片段长度约为6.5kb,获得6×105个克隆数。通过PCR筛选,由雨生红球藻基因组文库中获得含bkt1序列的单克隆菌,与β-胡萝卜素氧化酶序列(GenBank:DQ086233.1)进行比对,结果表明bkt1基因组序列含有6个外显子。本研究为进一步鉴定雨生红球藻相关基因提供了一个文库平台。     

功能基因组学研究的技术方法

随着结构基因组学的不断成熟,基因组学已经进入功能基因组学时代。功能基因组学的主要目标是明确各基因及蛋白质的生物学功能及相互作用网络。该领域常用的研究策略是在基因组范围内通过人为改变生物体或细胞内基因的序列或表达状态,观察干预后的表型,从而建立基因型与表型之间的关联,阐述基因的功能。根据人为干预方式的不同,功能基因组筛选策略可分为功能缺失型筛选和功能获得型筛选两大类。本文将分别阐述这两类筛选策略的最新技术进展。其中,功能缺失型筛选包括小干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)筛选、短发夹RNA(small hairpin RNA, shRNA)筛选、CRISPR(clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats)-Cas(CRISPR-associationproteins)基因敲除及CRISPR转录抑制(CRISPR interference, CRISPRi)筛选。功能获得型筛选包括cDNA/开放阅读框(open reading frame, ORF)文库过表达筛选及CRISPR转录激活(CRISPR activation, CRISPRa)筛选。本文还在阐述各种筛选体系作用机制的基础上讨论了不同体系的优缺点。另外,本文对点阵式筛选及混合式筛选两种筛选模式进行比较,并重点阐述了高内涵成像分析系统及二代测序技术在功能基因组学领域的应用及对该领域的推动作用。