DNA测序技术的进展和挑战

基因是人类的遗传信息的载体,其遗传和表达影响人类的繁衍及各种生命活动;个体基因组DNA序列突变往往会导致疾病的发生,获取个体的基因组DNA序列将有助于疾病的诊断.DNA测序技术潜在的医学应用前景使其近几年有了飞速的发展.本文将介绍各代DNA测序技术已经取得的进展,目前尚待克服的挑战及可能的解决办法,并着重分析最新的单分子测序技术的发展潜能及临床应用前景.     

中国科学院遗传发育与进化学术研讨会通知

为了加强我国遗传学的学术交流 ,及时跟踪当今国际遗传学的前沿领域 ,经中国科学院批准 ,由中国科学院遗传与发育生物学研究所主办的“中国科学院遗传发育与进化学术研讨会”将于 2 0 0 2年 8月份在北京召开 ,会期3天。本次会议主要邀请海内外从事遗传学研究的青年学者出席 ,规模 10 0人。特邀著名专家作学术报告。一、会议议题1.基因组学 (人类基因组作图及测序 ;水稻基因组作图及测序、中国梅山猪基因图谱以及比较基因组学 ) ;2 .胚胎发生及形态建成 ;3.进化的分子基础 ;4 .遗传病的基因诊断和治疗 ;5 .利用重组ＤＮＡ技术的基因工程育种…     

微生物基因组:浩瀚的海洋

<正>生命的繁衍离不开遗传信息的传递,从人类首次揭示DNA分子的双螺旋结构到第一个微生物的全基因组测序完成,微生物是自然界分布最广泛的生命体。由于其具有基因组小的特点,从最开始就引领了基因组学的发展。从第二代高通量测序技术发明以来,基因组学的研究突飞猛进,为微生物基因组的发展注入了强心剂。随着人们对生命遗传信息的探索,DNA已经     

1%人类基因组DNA元件解译,基因组结构的传统认识受到挑战:变人类基因组“天书”为 “ 百科全书”的重要一步

继“人类基因组计划”后生命科学领域最大的国际合作计划之一——“DNA元件百科全书”计划(Encyclopedia of DNAElements,ENCODE)日前发表了一系列重要文章报告了其示范期完成的1%人类基因组的解码情况.这些成果由来自11个国家的35个小组合作完成,挑战了人们对于人类基因组的传统认识,即人类基因组不是由孤立的基因和大量“无用DNA片段”组成的,基因组本身就是一个复杂的网络系统,有着多层次的精细调控规则.ENCODE计划示范期(1%人类基因组解码)的成果为进一步解译人类基因组这部“天书”开辟了道路,刷新了我们关于基因的概念,成为人类生物学研究史中又一座里程碑.同时,大量的“非编码RNA基因”仍旧是生命科学天空中的“一朵乌云”,其未知的功能尚待探索.     

“日本水稻基因组研究计划”简介

自1989年美国正式宣布实施“人类基因组的作图与测序”这项巨大的生命工程后,日本于1991年4月提出了与之同等重要的“水稻基因组研究计划”(RGP),1991年10月正式实施。根据国情,我国也于1992年8月正式宣布实施自己的“水稻基因组研究计划”。为了更好地了解日本的“水稻基因组研究计划”,取人之长,下面对其有关情况作一简单介绍。     

基因组信息的整合与植物功能基因组学研究的策略

近年来,随着许多植物基因组测序和可利用序列的增加,相继建立了一些基于靶基因诱变的“反向”遗传学研究策略,如T—DNA诱变、基因敲除、基因沉默和超表达分析等。同时,DNA微阵列和基因芯片技术的发展使得快速、定量检测植物发育不同时期和不同组织器官的基因转录时空变化成为现实。作图技术的改进和来自不同物种基因组信息的整合也正在加速图谱克隆程序的简化和发展。因此,随着生物基因组测序工作日益增多,整合不同类群植物基因组的信息和资源,在植物功能基因组学研究中的重要性日趋显著。     

目标序列捕获技术及其应用

耗资30 亿美元历时10 余年完成的人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)给基因组学研究带来了翻天覆地的变化,通过测定人类基因组DNA 的序列,探寻基因在染色体上的位置,明确基因的结构和功能,解读人类的全部遗传信息,人类第一次在分子水平上全面认识自我.在这期间,建立了两项非常重要的高通量技术:基因芯片和新一代测序技术.这两种技术进一步结合,就产生了一种新的解决方案:目标序列捕获测序技术.新一代测序技术的发展和成功应用使得普通实验室对整个人类基因组进行测序成为可能,由此,科学家们提出了千元人类基因组计划①.     

第一讲 人体基因组的结构解剖

一个细胞的全部遗传信息都编码在长长的线状DNA分子上,构成一个基因组(Genome)。在DNA分子上排列着各种不同的基因,基因携带着产生所有蛋白质的遗传信息。在人体基因组内,有些基因是一个个单独分布的,在基因与基因之间隔着较长的非编码区域。这些DNA称为间隔DNA(spacer DNA)。有些基因则紧密排列在一起,形成基因簇(gene clusters),或称为基因复合体(gene complexes)。 不同的细胞类型具有不同的功能。但是,除精子细胞和卵子细胞外,所有的细胞都具有相同的遗传信息。细胞类型的不同是由于基因表达不同所致。 过去认为,基因组只是由一串基本遗传单位通过     

DNA序列在苔藓分子系统学研究中的应用

DNA是遗传信息的载体,直接对DNA核苷酸排列顺序的分析和比较是研究苔藓分子系统学的最彻底和最理想的方法。本文综述了DNA序列(叶绿体基因组、核基因组和线粒体基因组)在苔藓分子系统学中的应用,探讨了基因片段的选择策略。并提出只有将分子数据和传统分类学取得的研究成果结合起来,构建最合理的系统树,才能更好地推动苔藓分子系统学的发展。     

重叠群物理图谱的构建及其应用

人类对各种生物的基因组结构和功能的研究都需要确定DNA序列在染色体上的位置.与遗传图相比,物理图反映了基因或DNA标记之间在染色体上的真实距离.依其作图方法分为三类,即限制性酶切图谱、重叠群图谱和DNA序列图谱.重叠群物理图是将获得的大片段克隆,如YAC、BAC克隆,依其在染色体上的真实顺序排列而成,主要应用于基因组测序、重要基因的图位克隆、靶分子标记开发及比较基因组学研究等,特别是为那些由于缺乏合适的作图群体而不能建立遗传图的物种提供了一个重要的从事基因组学研究的平台.本文综述了近年来重叠群物理图构建研究的主要进展,比较分析了不同重叠群物理图谱构建方法的特点,提出了改进物理作图质量的建议,认为应根据基因组不同区域的特点,综合特异性探针的杂交、PCR筛选、酶切指纹分析、BAC克隆STC延伸、BAC末端测序等多种方法才能完成重叠群的构建.此外,物理图的构建还应努力整合各种基因组的资源和数据,如遗传连锁图、分子细胞遗传图、DNA序列图、EST数据等,这将有助于提高其在基因组学研究中的使用价值及应用范围.文章最后对重叠群物理图的发展趋势进行了展望.     

表观基因组时代

<正>DNA双螺旋结构的发现和重组DNA技术、PCR技术的产生极大的促进了分子遗传学的发展。几十年来,DNA一直被认为是决定生命遗传信息的主要物质。但是,大量的事实表明,生命遗传信息从来就不是基因所能完全决定的。例如,同卵双生的双胞胎具有完全相同的基因组,在相同的环境下长大后,他们在性格、     

中国人类基因组研究走向"主战场"

新华网报道 :从基因测序到疾病相关基因 ,从基因工程药物到基因治疗…… ,随着经济实力的不断增长和科研水平的逐渐提高 ,近年来 ,在测序领域跻身国际一流的中国人类基因组研究正逐渐走向经济建设主战场 ,积极推动基因工程产业化。著名生物学家、国家“86 3”计划生物领域专家委员会委员强伯勤院士说 ,我国近年基因组研究引人瞩目 ,继与国际同步完成人类基因组“工作框架图”后 ,我国日前绘制出了完成图 ;参加国际合作的水稻基因组的测序工作进展顺利 ,痢疾杆菌、钩端螺旋体、嗜热菌等微生物基因组研究取得突破 ,形成了包括国家人类基因组南…     

丝状支原体山羊亚种PG3株的全基因组序列测定与分析

【目的】全面了解丝状支原体山羊亚种PG3株的全基因组序列信息,寻找该病原体的主要保护性抗原基因。【方法】利用高通量Illumina Hi Seq 2000测序技术对丝状支原体山羊亚种PG3株的全基因组进行测序与拼接,借助软件和数据库对全基因组序列所承载的遗传信息进行注释和分析。【结果】丝状支原体山羊亚种PG3株基因组大小为1 025 065 bp,G+C%为23.6%,预测含有846个编码基因。根据COG分类和KEGG代谢通路分类,基因组中绝大多数基因主要与蛋白翻译、核糖体结构与合成、DNA复制与修复、糖代谢和环境信号传递与转换方面有关。该菌株具有丝状支原体山羊亚种特有的麦芽糊精/麦芽糖代谢途径。与Mmc str.95010的基因组的比对结果显示二者具有良好的共线性关系。在基因组中发现3个串联排列的可变表面脂蛋白基因,即GL000459、GL000461和GL000462。【结论】获得丝状支原体山羊亚种PG3株的全基因组序列,分析基因组基本特征,初步解析3个串联排列的可变表面脂蛋白基因,为进一步研究支原体可变表面脂蛋白的功能和研制生物工程疫苗奠定基础。     

RAD标记测序及其在分子育种中的应用

基于限制位点相关的DNA（restriction site associated DNA, RAD）标记的测序方法是一种新型的测序技术.其优点是不仅节省传统测序的试验成本,而且能快速准确的定位出数以千计的基因标记,从而更加适合分子辅助育种的应用.该方法可应用于寻找DNA多态性,鉴别SNP,构建未知基因组序列生物的遗传图谱,定位目的性状基因等.本文主要综述了RAD标记和RAD测序的研究进展及其在分子育种中的应用.     

应用贝叶斯理论推断DNA分子标记基因型

引入贝叶斯理论用以从DNA分子标记的表现型（电泳谱带）推断其基因型（DNA来源）。结果表明,根据标记座位独立贫富而确定的遗传信息不完全标记的基因型概率,与根据令近的遗传信息完全标记的基因型和有关重组率算得的相应贝叶斯概率,通常都有很大的差异,所以在进行数量性状基因定位和标记辅助选择等工作之前,应当计算每一个体基因组上所有遗传信息不完全座位的有关基因型的贝叶斯概率。文中列出计算未知基因型的贝叶期概率的详细过程,也讨论了贝叶斯概率的若干推广应用。     

应用贝叶斯理论推断DNA分子标记基因型

引入贝叶斯理论用以从DNA分子标记的表现型（电泳谱带）推断其基因型（DNA来源）。结果表明,根据标记座位独立贫富而确定的遗传信息不完全标记的基因型概率,与根据邻近的遗传信息完全标记的基因型和有关重组率算得的相应贝叶斯概率,通常都有很大的差异,所以在进行数量性状基因定位和标记辅助选择等工作前前,应当计算每一个体基因组上所有遗传信息不完全座位的有关基因型的贝叶斯概率,文中列出计算未知基因型的贝叶斯概率的详细过程,也讨论了贝叶斯概率的若干推广应用。     

医学分子遗传学 第一讲人体基因组的结构解剖

一个细胞的全部遗传信息都编码在长长的线状 DNA分子上，构成一个基因组（Genome)。在DNA分 子上排列着各种不同的基因，基因携带着产生所有蛋 白质的遗传信息。在人体基因组内，有些基因是一个个 单独分布的，在基因与基因之间隔着较长的非编码区 域，这些DNA称为间隔DNA (spacer DNA)。有些 基因则紧密排列在一起，形成基因簇(gene clusters), 或称为基因复合体（gene complexes).     

《现代遗传学》——一本遗传学的好教材

著名遗传学家弗·乔·阿耶拉与约翰·亚·基杰合著的《现代遗传学》(第二版)已经复旦大学遗传学研究所的同志翻译和由湖南科技出版社出版了。 “全面系统”是该书的一个特点。全书根据遗传物质的三大主要特性:组织结构、表达和进化编排成三大部分。第一部分是遗传物质的性质和组织结构,以及遗传信息传递的规律;分8章介绍了孟德尔遗传学,遗传的染色体基础,遗传物质的本性,真核生物基因组,基因的精细结构,病毒基因组,细菌基因组,DNA     

kitl非编码区突变导致RNA剪切异常的小鼠

本文主要采用RT-RCR技术从kitl1-bao纯合子和正常C57BL/6(B6)小鼠总RNA中扩增出kitl基因片段,测序后与GenBank(登录号:NM.013598)序列比对,找到mRNA上突变部位。PCR扩增kitl基因组DNA上对应部位进一步测序验证。结果发现kitl1-bao突变纯合子kitl基因mRNA缺少第8号外显子。在基因组DNA上kitl基因第8号内含子第2个碱基由T转换为C,是引起mRNA剪接错误的原因     

通用引物双重PCR在节肢动物物种鉴定中的应用

【目的】本研究旨在使用基于线粒体基因通用引物的双重PCR技术同时扩增单一样本中两条标记基因,从而达到简化节肢动物物种鉴定流程的目的。【方法】在一次PCR实验中同时加入可扩增线粒体COI基因和16S rDNA两个不同分子标记的引物,对3纲8目14科的14种节肢动物物种标本的基因组DNA进行扩增;扩增产物经电泳和胶回收后测序,并BLAST在线搜索相似序列,验证基于通用引物的双重PCR在不同的动物类群中用于物种鉴定的有效性。【结果】应用基于COI和16S rDNA的引物从分属于3纲8目14科的14种节肢动物基因组DNA中均可成功扩增目的基因;扩增产物测序结果进一步证实了扩增的准确性。【结论】通过本方法进行物种的分子鉴定,不仅可以保证物种鉴定的高准确率,还可以明显减少时间与DNA样本量的消耗,这对需要快速准确鉴定物种或珍稀的材料样本十分重要。