高粱叶绿体psbD基因的克隆及其高效表达

近年来光合作用基因工程的研究进展十分迅速,许多重要的编码光合作用反应中心的蛋白质及酶的基因,已在多种植物叶绿体基因组及核基因组上定位并测定了其碱基序列,杉浦昌弘等先后完成了烟草、水稻等高等植物叶绿体基因组全序列分析,但是C_4植物除玉米外,叶绿体基因的研究较少,高粱是主要的C_4植物,其叶绿体光系统基因的研究国内外均     

黄瓜线粒体线形类质粒pC4的核酸序列和性质

津研四号黄瓜线粒体中除了主环DNA外,还有4种类质粒（pC1,pC2,pC3,pC4)。电子显微镜观察结果表明pC4为线形类质粒。将pC4克隆至E.coli JM109中,对pC4进行序列测定和分析。pC4全长370bp,是已知的植物线粒体类质粒中最短的,pC4富含AT,有多个正向和反向重复序列,其两端为35bp的正向重复序列。pC4中的ORF都较短,不足以编码有功能的蛋白。对pC4进行同源性检测,发现pC4与线粒体主DNA和叶绿体DNA缺乏同源性,而与核DNA有同源性。在其他没有线粒体类质粒的黄瓜品种核基因组中也存在pC4的同源序列,pC4与黄瓜不同品种核基因组的杂交带型有一定差别。     

1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标(续)

目标4──功能基因组学技术人类基因组计划正在对生物学和医学在下一个世纪及其以后的研究产生革命性的作用。整个基因组序列的获得为生物学带来了一种常称为功能基因组学的新方法──在基因组水平上阐明DNA序列的功能。一些已经完成测序的生物的经验证实了许多基因和基因组的其它功能元件仅在整个DNA序列已知的情况下才能得以发现,序列数据的积累将促进这些发现。但是,获知一个基因或者其它元件的结构仅仅回答了问题的一部分。下一步是通过了解基因组与它们所处环境的相互作用来阐明其功能。目前在基因组水平上研究DNA功能的方法包括…     

水稻线粒体基因组中发现线性DNA分子的报道

高等植物的线粒体基因组比较大,一般从200—2500kb,加上其组织结构相当复杂,研究起来比较困难.目前的研究途径主要是两条,一是借助于脉冲电泳技术进行的,如完整线粒体DNA的脉冲电泳分析、结合某些稀有酶切位点的限制性酶的酶切,某些线粒体大分子DNA的大尺度物理图谱的构建;二是构建线粒体基因组的物理图谱.但因为线粒体结构比较复杂,含有较多的重复序列,构建图谱的难度较大,而且构建的结果有待进一步的检验.现     

在叶绿体中水光解途径的一些研究

色素,特别是叶绿素是叶绿体进行光能转化的主要组成。对它们在活体内的存在形式,与其他成分的关系及其功能的研究,是认识光能转化机理的重要方面。近来对叶绿体进行解     

从线粒体和叶绿体基因组的结构看生物基因组的进化

通过分析各类真核生物线粒体和叶绿体基因组的大小与结构,得出这两种细胞器基因组都有小基因组与大基因组两种形式以及与之对应的结构特点,从而都是通过两种进化途径从它们各自祖先的基因组发展成为现代的线粒体和叶绿体基因组的结论。比较细胞器基因组与核（类核）基因组的存在和性质,发现类似的两种途径同样可以说明核（类核）基因组的进化。结合这三种基因组的起源问题,提出了一个生物基因组起源和进化的统一模式。     

大鼠大脑皮质发育过程中FLnI-L1表达谱分析

基因组中存在大量重复序列,这些重复序列究竟具有何种生物学功能以及通过何种方式发挥功能目前仍然是一个未解之谜.许多重复序列来源于转座元件在基因组中的整合,long interspersed elements(LINE-1,L1)逆转座子是哺乳动物基因组中非常重要的一类转座元件,由其来源的DNA序列占基因组的17%,并且L1可能通过多种方式影响基因组.虽然目前基因组中仍然有少数L1保留转座能力,大部分L1由于积累了大量的突变而失去了转座能力.正常组织中L1究竟呈现怎样的表达状况,是否发挥不依赖转座作用的功能,目前尚缺乏最基本的了解.通过采用高通量测序方法,我们在转录组水平研究了大鼠不同发育期大脑皮质中一类不具备转座活性的全长非完整L1(FLn I-L1)的表达模式,分析了FLnI-L1的表达与邻近基因的关系.同时,通过全基因组水平分析与FLn I-L1表达趋势一致的基因,我们推测FLnI-L1可能参与调控与神经发育有关的信号通路.本研究揭示了大鼠大脑皮质发育过程中FLn I-L1的表达模式,为进一步研究L1的生物学功能奠定了基础.     

真细菌型的细胞分裂位点决定因子CrMinD基因在衣藻中从叶绿体到核的成功转移

MinD蛋白是一种普遍存在的ATP酶, 在真细菌、古细菌以及植物叶绿体的分裂过程中发挥着关键的作用. 在已研究过的4种绿藻(Mesostigma viride, Nephroselmis olivacea, Chlorella vulgaris, Prototheca wicker-hamii)中, MinD基因均由叶绿体基因组编码. 但在拟南芥中, MinD基因由核基因组编码, 其蛋白定位于叶绿体并参与叶绿体分裂的调控, 说明在高等陆生植物中, MinD基因已经转移到核基因组. 然而, 对于在质体进化过程中MinD基因从叶绿体转移至核的机制还不清楚. 我们从单细胞绿藻(Chlamydomonas reinhardtii, 衣藻)中鉴定了一个核编码的MinD同源物CrMinD, 其在野生型大肠杆菌(E. coli)中的过表达会抑制细胞的分裂并导致丝状细胞的形成, 表明植物MinD蛋白在进化上的保守性. CrMinD-egfp在烟草和拟南芥中的瞬时表达确认了CrMinD蛋白在调节叶绿体分裂中的作用. 在已公布的所有陆生植物质体基因组序列中, 没有发现MinD的同源物, 说明MinD基因从质体转移至核这一事件在进化出陆生植物以前就已经发生了.     

表现遗传学与人类基因组

人类基因组测序计划完成后，科学家们利用已知的人类基因组序列开始了新一轮的生物学研究热潮，其中的研究热点之一就是揭示调节基因表达的根本原因。同时，随着对实验动物特别是克隆动物生物学性状的了解以及人们对众多疾病的深入研究，科学家发现．除了基因组DNA外．还有基因组之外的大量遗传学信息调控着基因的表达，     

迄今为止最完整的人类基因组公布

<正>不寻常的细胞系帮助测序设备读取过往难以辨认的DNA片段。人类基因组测序工作一直在完善，却始终不完整。第一版序列诞生于20年前，破译了大部分编码蛋白质的区域，却也留下8%，也就是大约2亿碱基对的空白，它由高度重复、复杂的DNA片段组成，其中包含功能基因以及位于染色体中间和末端的着丝粒和端粒。在很长一段时间内，由于测序技术所限，要填上这8%的空隙看起来是一项遥不可及的任务。     

人可溶性TRAIL蛋白在衣藻叶绿体中的表达

肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)能选择性诱导多种肿瘤细胞凋亡而对正常细胞无毒性. 以衣藻叶绿体基因组的clpP-trnL-petB-chlL-rpl23-rpl2为同源重组片段, 壮观霉素抗性基因为选择标记, 构建了编码TRAIL胞外区可溶性片段(sTRAIL)的cDNA衣藻叶绿体表达载体p64TRAIL, 通过基因枪将其导入衣藻叶绿体中, 经壮观霉素抗性筛选, 获得了3个抗性衣藻转化子. 转化子经过抗性继代筛选后, 经PCR, Southern blot检测分析及暗培养, 证实sTRAIL编码区DNA已整合到衣藻叶绿体基因组中, Western blot检测分析表明, sTRAIL编码区在衣藻叶绿体中获得了表达. Western blot影像摄录分析表明, 表达的sTRAIL蛋白占衣藻细胞可溶性总蛋白的0.43%~0.67%. 实验结果证明, 用衣藻叶绿体作为生物反应器生产医药蛋白是可行的.     

物种多倍化与表观遗传学

由不同基因组叠加导致的物种形成是自然界瞬时物种形成(instantaneous speciation)的方式之一.这种剧变的物种形成方式不同于异域物种形成,主要由基因组加倍成多倍体导致与二倍体亲本形成自然的生殖隔离、同域分布的新物种.这种有创造力的物种形成方式在植物与部分动物中普遍存在.最新研究表明,基因组多倍化早期发生的迅速改变可能起关键作用.例如,基因组水平的遗传变异(染色体重排、DNA水平改变)可部分解释多倍体形成后发生的改变;然而,基因组水平的变化不能完整解释物种演化初期基因组中的大量基因改变.表观遗传水平包括转录水平和后转录水平.表观遗传水平的改变不引起DNA核苷酸序列的变化,对基因表达水平的变化和有机体表型有很大影响,可能在物种演化阶段也发挥了重要作用.目前研究比较多的、与多倍化相关的表观遗传现象及机制包括DNA甲基化、基因状态、核仁显性等.表观遗传水平的改变是多倍体形成与物种演化的第一步,是非常重要且相对可逆的阶段,为物种演化提供了更多弹性的选择.目前,这方面工作在多倍化研究领域备受瞩目,本文对其最新进展作一介绍与综述.     

“垃圾”DNA的奥秘

依据DNA双螺旋和遗传信息的中心法则,只有编码蛋白的DNA才被认为是有功能的.然而人类基因组大小与蛋白质数量矛盾以及生物体进化与基因组大小的不相关性(即C值悖论),导致科学家对非编码DNA概念的提出,戏称这些DNA为"垃圾"DNA.随着第二代测序技术发展以及数据分析能力的提升,大量研究表明,这些"垃圾"DNA很多都可以在生理与疾病状态下特异性转录.同时,疾病全基因组相关联研究显示,大量与疾病相关单核苷酸多态性位点位于非编码区,这共同证明了它们是有功能的.进一步研究表明,人类基因组中至少75%的序列是转录的,并将这些转录且不编码蛋白质的产物称为非编码RNA.本研究组系统总结了3大类非编码RNA包括微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA的定义和分类以及在疾病中的功能,对这些的非编码RNA的研究将会为疾病的治疗以及诊断方法开启新纪元.     

拟南芥—第一种提供DNA完整序列的植物

第一次发现植物的完整DNA序列可能远比人类DNA序列的发现更具震撼力。     

水稻叶绿体DNA的分离与鉴定

象其他高等植物一样,水稻细胞的核、叶绿体和线粒体中含有它的各种遗传信息.可过去大多水稻遗传方面的工作研究的是核基因组,而较少研究叶绿体基因组.叶绿体是重要的能量转换细胞器,是进行光合作用的场所.它不但含有光合作用所需的全部成分,而且具有能表达它们的遗传信息.近年来分子生物学     

叶绿体DNA的一种可能的包装构型

自1962年Ris和Plaut证实:在叶绿体中象在细胞核中一样也含有DNA遗传物质以后,便有很多科学家对叶绿体DNA进行了大量的研究。目前,对于叶绿体DNA在叶绿体中的包装     

稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化

稻属AA型物种包含栽培稻和与其最近缘的野生稻物种,是稻属植物中一个重要的类群.为了探究稻属AA型物种叶绿体基因组的适应性进化,以AA型稻属物种中已经公布的6个叶绿体基因组为对象,利用PAML和Selecton对叶绿体基因进行适应性进化的分析.研究发现,4个基因(matK,ccsA,psbB和rpoC2)经历了正选择作用,并对基因的正选择位点进行了定位,初步分析了正选择位点的变异特点,探讨了正选择位点与蛋白质结构保守性的关系.本研究为深入了解稻属的叶绿体基因及其适应性进化提供了重要参考.     

三维基因组

在基因组学领域,细胞核目前仍是一个未知的领域,我们对于其动态性状了解得如此之少是一件令人尴尬的事。为了解基因组的工作方式,仅知道DNA序列是不够的,我们还必须研究染色体的结构——基因组学的下一个前沿是空间结构,即盘绕在细胞核中的染色体的三维结构。染色体的空间结构并不是随机地将2米长的DNA包装进一个横跨可能10微米的球体中,它是随细胞的类型而变化,并     

油菜Polima和陕2A细胞质雄性不育系相关基因的序列比较

orf224是在油菜Polima胞质中发现的一个与细胞雄性不育相关的线粒体基因,陕2A不育系则是我国第一个大面积推广的杂交油菜品种“秦油2号”的亲三,Polima和陕2A的基因组DNA为模板,通过合成5′和3′端一对待异引物,利用多聚酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR）从两个不育系的基因组DNA中都扩增出了与orf224同源的DNA片段,将其克隆到pGEM-TEasy载体上进行序列测定,测序结果表明：两序列均由675个核苷酸组成,编码224个氨基酸组成的多肽,两序列的核苷酸及推导出的氨基酸同源性分别为99．9％和99．6％,在＋398处两者有一个碱基的差异（AAC→AGC）和一个氨基酸的差异（Asn→Ser）,从而证实了Polima和陕2A为线粒体上同一座位的不同等位基因的差异。     

大猩猩DNA揭开我们自身的秘密

多亏这只名叫卡米拉的大猩猩,最后一种大型类人猿有了它完整的基因组序列。实验结果表明了人类与大猩猩之间的关键相似之处——它们是继黑猩猩后第二种与人类最为相似的近亲。英国剑桥大学桑格学院的理查德？德宾带领着他的国际研究团队,通过几种不同的测序技术,将西部低地大猩猩的基因组拼凑了起来。这个基因组包含了超过30亿对DNA＂字母＂,几乎与人类的相同,并且还包含了大约21000个基因。早些的分析表明,大猩猩这个分支是大约1000万年前从其他大型类人猿分离出来的,这比黑猩猩与人类分离的时间还要早大约300万年。所以，黑猩猩与人类有更多的共同之处就并不奇怪了——在已发现的70％的大型类人猿的遗传物质序列中，黑猩猩与人类这两个物种的联系比大猩猩与黑猩猩、大猩猩与人类都要更为紧密。