植物2n配子发生及其遗传标记研究进展

文章综述了植物2n配子发生及其遗传标记研究现状,论述涉及有关形态学标记、细胞学标记、同工酶标记乃至DNA标记等遗传标记在2n配子研究中的应用,指出通过花粉形态观察、大小孢子母细胞减数分裂行为观察、杂种后代倍性鉴定以及亲子分子标记相关分析等,对2n配子发生、2n配子遗传类型与杂合性以及2n配子在育种实践中的有效性等进行研究。分子标记技术已经成为2n配子形成相关基因分析等方面的有力工具,利用分子标记等手段,研究2n配子形成的分子机理以及应用于辅助育种等将成为今后的热点,进而推动植物育种尤其是多倍体育种蓬勃发展。     

链霉菌基因克隆载体及基因文库的构建

利用麦迪霉素产生菌中分离的质粒pSMY1(10．8kb),将pIJ30的硫链丝菌素抗性基因(tsr)克隆到psMY1上,获得了具有硫链丝菌素抗性选择标记质粒pSJ10。通过DNA体外缺失,片段播入、λ-COS片段的插入及与大肠杆菌质粒的重组等基因技术,获得了一系列psMY1衍生质粒,包括双标记质粒pSM3,大肠杆菌／链霉菌穿梭质粒pBMJ2和穿梭粘粒pNMJ1。通过对这些质粒的分析,确定了质粒psMY1的复制必需区为3．06kd的EcoRI—sphI片段。质粒pSJ10、pSM3、pNMJ1具有可选择标记,多个单一确切的可克降位点,有一定范围的宿主并能在链霉菌中稳定存在等特点,故可作为链霉菌基因克隆的载体。其中pNMJl(11．15kb)是大肠杆菌／链霉菌穿梭粘粒,能有效地运载28—38kb的外源DNA片段,并能在体外包装λ噬菌体外壳,转导大肠杆菌。利用载体pNMJl,通过λ-噬菌体蛋白体外包装,在大肠杆菌中建立了螺旋霉素产生菌的基因文库,其基因覆盖率可达90％。重组DNA分子可通过转化转移到链霉菌中。     

关于DNA复制的引物和DNA聚合酶

DNA复制是由DNA聚合酶催化的,反应需要四种脱氧核苷三磷酸和引物-模板;在引物的3′-羟基上,按模板的指令逐个添加脱氧核苷酸,生成碱基序列与模板互补的新DNA。复制时,DNA双链先打开,形成复制叉,随着复制叉的移动完成复制过程。双链DNA的复制是半不连续的,即先导链是连续合成滞后链则为不连续合成;后者先生成若干短片段(冈崎片段),再连在一起。 DNA复制在基因组的加倍、DNA重组以及修复DNA所受损伤等方面都对生命有决定性的作用。     

一种DNA扩增的新技术： 利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用. 本文利用Bst DNA聚合酶的5′→3′聚合酶、核苷酸（末端）转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA)．在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA|之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3′末端沿5′→3′方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸（dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1 与下游引物P2之间的缺口|然后,以下游引物P2为模板形成互补序列（RcP2）;接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3′末端,形成（dNMP)n序列．继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1|如此往复,形成［P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n …］序列．本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论．该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索．     

R环的形成及对基因组稳定性的影响

R-环是由一个RNA:DNA杂交体和一条单链状态的DNA分子共同组成的三链核酸结构。其中, RNA:DNA杂交体的形成起因于基因转录所合成的RNA分子不能与模板分开, 或RNA分子重新与一段双链DNA分子中的一条链杂交。在基因转录过程中, 当转录泡遇到富含G碱基的非模板链区或位于某些与人类疾病有关的三核苷酸卫星DNA时, 转录泡后方累积的负超螺旋可促进R环形成。同时, 新生RNA分子未被及时加工、成熟或未被快速转运到细胞质等因素也会催生R环。研究表明, 细胞拥有多种管理R环的方法, 可以有效地管理R环的形成和处理已经形成的R环, 以尽量避免R环对DNA复制、基因突变和同源重组产生不利影响。文章重点分析了R-环的形成机制及R环对DNA复制、基因突变和同源重组的影响, 并针对R-环诱导的DNA复制在某些三核苷酸重复扩增有关的神经肌肉退行性疾病发生过程中的作用进行了分析和讨论。     

蛋白质起始的DNA病毒复制机制

DNA聚合酶在DNA合成过程中需要的引物包括RNA引物、DNA自我引物和蛋白质引物3种类型。新DNA链(如冈崎片段)的复制多是在DNA模板上合成一段RNA引物,细小病毒利用其基因组末端的反向末端重复序列(ITRs)自我折叠成DNA引物,而一些DNA、RNA病毒及真菌质粒起始复制反应的引物则是蛋白质。以感染原核生物的噬菌体Phi29和真核DNA病毒腺病毒为例,从复制过程所涉及的蛋白质、对复制原点的识别、复制起始反应、新链的延伸、复制终止过程等方面详细阐述DNA病毒由蛋白质引发的复制机制,并对已商品化的Phi29 DNA聚合酶产品多重置换扩增及单细胞测序等的应用以及基于噬菌体Phi29蛋白质起始的最小复制系统体外扩增异源DNA等最新的应用研究作相关总结介绍。     

染色体端粒的结构与功能

真核生物的染色体DNA绝大多数都是一条连续的线性分子。如果根据传统的DNA复制模型,当这种线性DNA分子复制结束时,位于新链5’末端的引物将被降解掉,其结果是在新链宁末端造成一段由DNA聚合酶无法填补的空缺。那么,随着线性DNA复制次数的增加,子代DNA则必然逐渐缩短,以至使结构基因所携带的遗传信息在每次复制结束后都要丢失一些。可是,实际上,这种情况并没有发生,线性DNA分子复制后仍然是完整的。据此,人们设想：线性染色体DNA分子末端的复制机理必然不同于传统的DNA复制模型。在本世纪3O、40年代,穆勒（Muller）研…     

DNA复制蛋白与复制体

有许多DNA复制蛋白是装配成一定的结构发挥作用,如引物体和复制体。在复制叉处,由DNA pol Ⅲ全酶二体、引物体和解螺旋酶装配成复制体,负责先行链和后行链的同时合成。复制中,后行链模板绕DNA pol Ⅲ全酶形成折迴环,随着复制体在复制叉处前移,后行链以5′→3′的方向合成冈崎片段。     

核酸分子中碱基含量的计算

关于核酸分子中碱基含量的计算,在遗传学和高中生物教学中相当重要,但在教科书中通常没有专门讲述。我们根据碱基互补配对规律及中心法则进行归纳总结,从DNA结构、DNA复制、转录、翻译等方面探讨了DNA、RNA、蛋白质3者之间的关系,分析了核酸分子中碱基的含量。互核酸分子中碱基含量的计算1．且已知双链DNA分子中一种碱基的含量,推断其他碱基的含量：例1：一双链‘DNA分子中,（A－C）占碱基总量的Zo％。求A、T、G、C各占多少？解：在双链DNA分子中,据规律知,1．2由碱基含量推断核酸分子的结构——单链或双链、DNA或RNA…     

DNA连接酶同工酶的研究进展

DNA连接酶是生物体内重要的酶,其所催化的反应在DNA的复制和修复过程中起重要作用. DNA连接酶分为两大类：一类是利用ATP的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖ATP的DNA连接酶,另一类是利用NAD⁺的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖NAD^＋的DNA连接酶.研究发现,细菌的DNA连接酶都是依赖NAD^＋的, 且有非常相似的序列和相近的分子质量,其酶分子分为两个功能区：N端区与NAD^＋结合形成酶-腺苷酸中间物;C端区催化两条DNA链的连接.所有真核生物的DNA连接酶都是利用ATP提供能量,且一种真核生物含有多种DNA连接酶,不同的DNA连接酶催化不同的DNA修复和复制过程：DNA连接酶Ⅰ的作用是将岗畸片段连接起来形成完整的DNA链以及进行碱基切除修复(BER);DNA连接酶Ⅲ主要是在DNA修复中起作用,即催化单核苷酸碱基切除修复.DNA连接酶Ⅱ可能是DNA连接酶Ⅲ的一个片段.     

DNA复制研究步入单分子时代

DNA复制是生命体内必不可少的基本过程之一。传统研究显示DNA复制体中前导链和后随链的合成速度总体来说是一致的,从而避免在新生链中产生明显的单链缺口。主流的观点认为这是由于负责前导链和后随链的两个DNA聚合酶分子之间存在着某种协调同步机制。然而,Kowalczykowski实验室最近采用单分子荧光显微技术实时跟踪发现,大肠杆菌DNA复制体前导链和后随链上两个DNA聚合酶分子互相独立工作,并且都不是匀速行进而是呈现断断续续、时快时慢的随机动态变化。当DNA聚合酶暂停复制时,解旋酶仍会持续解链,导致解旋酶和聚合酶短暂的分离。有意思的是,此时DNA复制体触发一种类似“死人键”(dead-man’s switch)的保险机制,使DNA解旋的速度降低80%,从而恢复解旋酶和聚合酶的偶联。基于单分子水平的实时观察,他们认为前导链和后随链DNA复制进程均遵循一个符合高斯分布的随机模型。这与传统的生化研究观察到两者的合成速度总体来说是一致的并不矛盾。Kowalczykowski实验室的研究实现了从复制开始到结束整个过程对每个单分子行为的连续观测,而传统研究反映的则是经过较长时间对多分子群体平均水平的最终结果进行测定。因此,单分子技术可以极大地弥补传统生化研究的不足。随着未来单分子技术的进步和更广泛的应用,必将把包括DNA复制在内的生物学研究带到一个新的时代。     

玉米B染色体特异RAPD分子标记的染色体定位(英文)

B染色体存在于多种动植物中 ,具有很多独特的性状。B染色体与正常染色体在DNA组成方面十分相似 ,寻找B染色体特异序列一直是B染色体研究的难点和热点。通过对含有和不含有B染色体的两种玉米 (ZeamaysL .)基因组进行了RAPD分析 ,筛选到一个B染色体特异性分子标记B480。该标记与玉米的自主复制起始序列ARS1和ARS2同源 ,特别是该序列中的 2 5bp出现在多种模式生物基因组中。FISH的结果显示 ,B480集中分布于B染色体着丝粒部位     

皖南尖吻蝮蛇中11个C型凝集素类似蛋白亚单位的cDNA克隆和序列分析

通过放射性标记DNA探针筛选和PCR克隆筛选 ,从皖南尖吻蝮蛇毒腺的λgt11cDNA文库中 ,克隆得到了 11个编码C型凝集素类似蛋白亚单位的cDNA .其中 2个克隆分别含有编码an tithrombinA的A链和B链的序列 .另外 6个则含有编码如下肽链的序列 :antithrombinC的A链和B链、agkisacutacin的A链和B链、抗凝血因素的A链和B链 ,其它 3个克隆含有编码未知蛋白质的序列 .有趣的是 ,在编码AntithrombinC的序列中 ,每条链中除了含有 7个与所有C型凝集素类似蛋白位置一致的Cys外 ,在B链上还含有一个额外的Cys3;2条B链上的Cys3可能形成一对新的链间二硫键 .氨基酸序列的比较及进化分析显示 ,C型凝集素类似蛋白B链起源于一个单系类群 ,A链至少有 4个进化起源     

链霉菌质粒的复制与进化

近年来, 随着大质粒提取和检测技术的发展, 尤其是高通量DNA测序技术的应用, 使得链霉菌大的环型质粒和线型质粒的研究取得了较快的进展。相比于研究透彻的细菌Theta型复制的质粒, 链霉菌Theta型质粒在复制区的结构、复制蛋白和调控蛋白作用的分子机理等方面具有多样性和新颖性。新鉴定的许多线型质粒的中心复制区表明中心复制的起始可以靠近端粒, 一个质粒也可以有2个以上的复制区。新分离的端粒序列显示端粒“折返”不是必需的, 而形成二级结构对于端粒复制是重要的。链霉菌环型和线型质粒的测序分析显示它们之间存在亲缘关系。环型质粒可以与噬菌体共整合, 实验证明它们在一定条件下可以相互转换。这些研究结果表明, 链霉菌环型、线型质粒和噬菌体从结构到功能到进化具有多样性、新颖性和亲缘关系。     

体外组装含有组蛋白变体H2A.Z及H3.3的核小体

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,组蛋白变体H2A.Z及H3.3对染色质结构及基因转录过程发挥着重要的调控作用。体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构含有H2A.Z及H3.3的核小体结构是研究与组蛋白变体相关基因表达调控的重要方法之一。实验表达纯化了6种组蛋白,在复性的过程中装配了含有H2A.Z和H3.3的组蛋白八聚体。基于DNA序列10bp周期性及序列模体设计了3条易于形成核小体的DNA序列,通过PCR大量扩增的方法,回收了标记Cy3荧光分子的目的 DNA序列。采用盐透析法体外组装了含有H2A.Z和H3.3的核小体结构,利用荧光标记、EB染色及考马斯亮蓝染色检测了含有组蛋白变体的核小体形成效率及形成过程的吉布斯自由能变化。结果发现,设计的3条DNA序列可以有效地组装形成含有组蛋白电梯的核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA比例的增加,核小体的形成效率显著提高;采用Cy3荧光标记可以灵敏且定量地计算组装过程的吉布斯自由能。该方法的建立对研究组蛋白变体相关的结构生物学及转录调控等具有一定的意义。     

高温链霉菌质粒pTSC2的测序分析和滚环复制方式的鉴定

从猪粪堆肥中分离到一株编号为X3-3的可以在50℃高温生长的链霉菌菌株,该菌株含有一个约7kb的环型质粒pTSC2。【目的】克隆、测序和分析pTSC2,以及鉴定质粒的复制方式。【方法】利用分段克隆和引物延伸获得pTSC2的全序列,利用多序列比对寻找复制元件rep、dso和sso,利用中性转移和Southern杂交检测复制中间体。【结果】克隆和测序获得了全长为7516bp的pTSC2序列,预测编码8种蛋白,其中4种蛋白与链霉菌滚环复制的质粒pIJ101中负责复制和接合转移的蛋白非常相似。pTSC2的复制元件rep、dso和sso也与pIJ101的相似。克隆、转化变铅青链霉菌ZX7以及高温链霉菌2C证明了rep和dso为复制所必需元件。Southern杂交检测到pTSC2复制过程中积累了大量的单链DNA。【结论】高温链霉菌质粒pTSC2以滚环方式进行复制。这是首次在高温链霉菌中克隆和测序质粒,以及鉴定其复制方式。     

技术与方法体外组装含有组蛋白变体H2A.Z及H3.3的核小体

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,组蛋白变体H2A.Z及H3.3对染色质结构及基因转录过程发挥着重要的调控作用。体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构含有H2A.Z及H3.3的核小体结构是研究与组蛋白变体相关基因表达调控的重要方法之一。实验表达纯化了6种组蛋白,在复性的过程中装配了含有H2A.Z和H3.3的组蛋白八聚体。基于DNA序列10bp周期性及序列模体设计了3条易于形成核小体的DNA序列,通过PCR大量扩增的方法,回收了标记Cy3荧光分子的目的DNA序列。采用盐透析法体外组装了含有H2A.Z和H3.3的核小体结构,利用荧光标记、EB染色及考马斯亮蓝染色检测了含有组蛋白变体的核小体形成效率及形成过程的吉布斯自由能变化。结果发现,设计的3条DNA序列可以有效地组装形成含有组蛋白电梯的核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA比例的增加,核小体的形成效率显著提高;采用Cy3荧光标记可以灵敏且定量地计算组装过程的吉布斯自由能。该方法的建立对研究组蛋白变体相关的结构生物学及转录调控等具有一定的意义。     

滚环复制技术的建立及在RNA病毒基因检测中的初步应用

滚环复制是噬菌体繁殖所采取的一种基因复制方式,这种方式可使单链的环形分子在聚合酶和引物的作用下进行体外自我扩增。本文中用可特异性连接环化的寡核苷酸链作为探针,分别进行了1份细胞培养的禽流感病毒H5N1亚型样品、1份细胞培养的SARS病毒样品和4份丙型肝炎病毒阳性血清样品的检测。检测原理是探针与靶序列杂交后便可在T4DNA连接酶的作用下形成滚环复制中的环化单链分子,该分子在同温下可被特异性引物滚动复制和支链扩增。本文还利用按禽流感病毒NA1基因区序列合成的模拟DNA分子对该检测方法的灵敏度进行了测试。结果显示：利用固相RCA技术成功检测到三种RNA病毒的基因,该方法的灵敏度可达到能检测10^3拷贝模式DNA分子的水平。与传统的PCR方法敏感性的比较尚待进一步研究。     

DNA分子标记在念珠菌遗传多样性中的应用

DNA分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式[1]。大致有基于southern杂交技术、PCR反应、限制性酶切与PCR技术相结合和单核苷酸多态性等DNA分子标记[2]。目前,已经应用的有几十种DNA分子标记,最常见的如随机扩增多态性     

玉米B染色体特异APD分子标记的染色体定位

B染色体存在于多种动植物中,具有很多独特的性状。B染色体与正常染色体在DNA组成方面十分相似,寻找B染色体特异序列一直是B染色体研究的难点和热点。通过对含有和不含有B染色体的两种玉米（Zea mays L.)基因组进行了RAPD分析,筛选到一个B染色体特异性分子标记B480。该标记与玉米的自主复制起始序列ARS1和ARS2同源,特别是该序列中的25bp出现在多种模式生物基因组中。FISH的结果显示,B480集中分布于B染色体着丝粒部位。