水稻基因组——赛过宝玉和珍珠

“最珍贵的并不是宝玉和珍珠而是五谷。”在这句中国谚语中 ,所指的五谷应该是 :水稻、小麦、稷、高梁和玉米。这些谷类在发展中国家人们消耗的热量所占的比例中 ,高达 60 %。我们也可以把这句谚语用于这些谷物 ,其中特别是水稻所包含的基因信息上。由于有一个和其他的谷类明显比较小的基因组 ,水稻是基因组学和分子生物学研究的好材料。两种主要的水稻亚种———籼稻和粳稻 (ｉｎｄｉｃａ和ｊａｐｏｎｉｃａ)基因序列草图的公布 ,为对植物的生物学过程的更好理解提供了资料 ,同时保证了稻谷类产量的提高。如果世界人口在今后的 2 0年里持续…     

籼稻(Oryza Sativa ssp. indica)全基因组框架序列

水稻基因组序列中蕴藏着生理、遗传、发育、进化和与重要经济性状相关的许多生物学信息. 籼稻亚种Oryza Sativa ssp. indica在中国和亚洲其他地方广泛种植. 通过全基因组霰弹法, 得到了这一亚种的基因组框架序列. 共完成430万个成功反应, 总读长为2214.9 Mb, 其中籼稻亚种93-11的成功反应有330万个, 总读长1797.4 Mb, 初步拼接得到了409.76 Mb的非冗余序列, 大约覆盖了水稻全基因组的95.29%, 碱基准确率大于99%. 通过与公共数据库中籼稻indica和粳稻japonica亚种的BAC克隆比较, 证实了基因组框架图的覆盖率、序列分布的随机性和拼接软件BIG-ASSEMBLER的准确性. 在框架图中, 鉴定了96.3%的全长cDNA, 96.4%的遗传标记(STS, STR, RFLP), 94.0%的EST和94.9%的单基因簇(unigene). 初步分析表明, 该框架序列已经达到了国际同行所认同的标准. 框架图的公布无疑为水稻生物学研究提供了基因组学和遗传学方面的基本信息.     

籼稻(Oryza Sativa ssp. indica)

水稻基因组序列中蕴藏着生理、遗传、发育、进化和与重要经济性状相关的许多生物学信息,籼稻亚种Oryza Sativea ssp.indica在中国和亚洲其他地方广泛种植,通过全基因组霰弹法,得到了这一亚种的基因组框架序列,共完成430万个成功反应,总读长为2214．9Mb,其中灿稻亚种93－11的成功反应有330个,总长1797．4Mb,初步接接得到了409．76Mb的非冗余序列,大约覆盖了水稻全基因组的95．29％,碱基准确率大于99％。通过与公共数据库中籼稻indica和粳稻japonica亚种的BAC克隆比较,证实了基因组框图的覆盖率、序列分布的随机性和拼接软件BIG－ASSEMBLER的准确性,在框架图中,鉴定了96．3％的全长cDNA,96．4％的遗传标记（STS,STR,RFLP）,94．0％的EST和94．9％的单基因簇（unigene）,初步分析表明,该框架序列已经达到了国际同行所认同的标准,框架图的公布无疑为水稻生物学研究提供了基因组学和遗传学方面的基本信息。     

水稻基因组中R类抗病基因同源序列的分离

应用聚合酶链式反应 (PCR)方法 ,我们从水稻中分离到 6种不同的与植物抗病基因 (R)同源的序列 .通过亲缘关系分析 ,将 6个序列分为两个亲缘关系组 .第一组含有一种序列 ,即Osh359- 1.该序列与其他水稻R基因的同源序列相比更接近于其他植物的R基因 ,并具有简单的基因组结构 .第二组包含其余的 5种水稻序列 ,其代表性序列为Osh359- 3.这组序列属于多基因家族 ,并且其成员在水稻基因组中紧密连锁 .     

未来水稻的前景

<正>科学家们致力于改良当今世界最普及的粮食作物。在世界不同区域的两位农民可以种植同样品种的水稻,但他们的庄稼可能会看起来截然不同。水稻有着广泛的基因多样性,科学家们目前正在研究,提升充分利用基因多样性的能力。2014年5月,来自中国农业科学院、深圳华大基因,以及菲律宾国际水稻研究所的专家们发表了从89个国家搜集到的3 000株水稻的基因组序列。该研究名为"3 000株水稻基因组项目",科学家们确认了在水稻生长过程中最重要的控制其特     

水稻杂交新方法

美国科学家研究发现,把野生水稻品种与商用水稻品种进行杂交后,能使产量提高１０％～２０％。研究人员说,这种水稻杂交的方法具有无法预料的价值,包括可抗病毒的能力。 纽约康奈尔大学的苏珊·麦库奇和她的同事在最近伦敦召开的自然生物工艺学组织会议上公布了这项技术及研究结果。麦库奇说,在成千上万种已知的水稻中,作为商品生产的只占２５％。 所有作为商品生产的水稻都来源于ｓａｔｉｖａ水稻的两个亚种：日本水稻和印度水稻。中国、日本和东南亚的其余国家偏爱日本水稻,日本水稻短而口感较粘,其他地区通常种植颗粒较长的印度水…     

水稻全基因组R基因鉴定及候选RGA标记开发

用45个已知功能的植物抗病(R)基因序列对粳稻全基因组序列进行搜索, 共找出2119个R基因同源序列或类似物(RGA), 表明RGA在水稻基因组中成簇存在, 呈非随机分布. 采用隐马尔柯夫模型(HMM), 将这些RGA按其功能域分成了21类. 将粳稻的RGA与籼稻的基因组序列进行比较, 共找到702个两亚种间等位的RGA, 并发现其中有671个(占95.6%)RGA的基因组序列(包括编码区和非编码区)在两亚种间存在长度差异(InDel), 表明水稻RGA在两亚种间存在很高的多态性. 通过在InDel两侧设计引物并进行e-PCR验证, 共开发出402个基于PCR的、表现为共显性的候选RGA标记. 这些候选标记在两亚种间的长度差异在1~742 bp之间, 平均为10.26 bp. 有关数据均可从我们的网站(http://ibi.zju.edu.cn/RGAs/index.html)上获得.     

水稻黄矮病毒基因3的结构分析

从病毒基因组和感病水稻ｍＲＮＡ的ｃＤＮＡ克隆测得了水稻黄矮病毒基因３的核苷酸序列,基因３全长１０６８个核苷酸,包括１９个核苷酸的５‘端非编码区,１６４个核苷酸的３’端非编码区和８８５个核苷酸的蛋白质编码区,可编码一个２９５年氨基酸的蛋白质。     

序列比较分析揭示水稻Pms1区段基因组的快速进化

以前的研究将水稻光敏核不育位点Pms1定位在第7染色体上.本研究对来源于定位亲本(明恢63和农垦58)的两个BAC克隆进行比较测序,以鉴定Pms1的候选基因;并通过对两个克隆的注释和比较得到5个候选基因,以进行进一步的功能检验.将这两个亲本的基因组序列与公共数据库里的日本晴和93-11比较分析,结果显示,该区段4个亲本在序列组成上存在巨大差异,这种差异主要归咎于活性反转座成分造成的基因组新近增长和变异;亚种内和亚种间以Indel或者SNP的形式存在高度的多态性.利用反转座成分的两个长末端重复进行分析发现,它们的替换速率比已有的报道要高得多.该结果证明,在自然和人工选择的共同作用下,Pms1区段正处于快速的基因组进化过程中.     

人神经元电压门控钙通道 γ -3基因的克隆

将小鼠Ｃａｃｎｇ２基因的编码区与ＥＳＴ数据库进行同源性分析,得到一个与小鼠Ｃａｃｎｇ２基因在４３５ｂｐ中有７５％同源的ＥＳＴ（ＧｅｎＢａｎｋ：Ｗ２９０９５）。在该ＥＳＴ中设计引物与ｃＤＮＡ文库载体臂上引物行巢式ＰＣＲ和ＲＡＣＥ反应,在人脑前叶皮质ｃＤＮＡ文库和人脑Ｒｅａｄｙ ｃＤＮＡ中获得ｃＤＮＡ序列１５４５ｂｐ,其中包含一个９４８ｂｐ的可读框,编码３１５个氨基酸。该可读框经确证命名为ＣＡＣＮＧ３     

水稻金属硫蛋白核基因的克隆及其序列特征

经ＲＮＡ杂交分析发现ｒｉｃＭＴ基因在水稻茎部高效特异表达,其表达是叶片中的１００多倍,暗示出该基因的５‘上游可能贮藏着１个高效特异表达的启动子。为了弄清ｒｉｃＭＴ基因的表达调控及启动子结构特征,从水稻基因组文库中筛选出ｒｉｃＭＴ的核基因克隆,并测出了４０８４ｂｐ序列,其中包括２９７０ｂｐ的５‘上游区,约６９０ｂｐ的转录区和４２０ｂｐ的３’下游区。     

水稻抗病基因同源序列的克隆、定位及其表达

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗稻瘟病水稻品种种窄叶青８号第１链ｃＤＮＡ和基因组ＤＮＡ中扩增出３个与植物抗病基因同源的序列：Ｏｓｒ１,Ｏｓｒ２和Ｏｓｒ３,三者核苷酸水平的同源性在９８％以上。     

序列比较分析揭示水稻Pms1区段的基因组快速进化

前人研究将水稻光敏核不育位点Pms1定位在第七染色体上. 本研究对来源于定位亲本(明恢63和农垦58)的两个BAC克隆进行比较测序来鉴定Pms1的候选基因, 通过对两个克隆的注释和比较分析我们得到五个候选基因以进行进一步的功能检验. 我们还将这两个亲本的基因组序列与公共数据库里的日本晴和93-11的进行了比较分析. 分析表明, 该区段四个亲本在序列组成上存在巨大差异, 这种差异主要归咎于活性反转座成分造成的基因组新近增长和变异; 亚种内和亚种间以Indel或者SNP的形式存在高度的多态性. 利用反转座成分的两个长末端重复进行分析发现它们的替换速率比已有文献报道要高得多. 该结果证明在自然和人工选择的共同作用下, Pms1区段正处于快速的基因组进化过程中.     

水稻减数分裂相关基因OsDMC1的克隆

酵母ＤＭＣ１基因是一个在减数分裂前期 Ｉ表达的减数分裂特异基因,其产物是减数分裂同源染色体配对所必需的．根据在酵母Ｄｍｃ１与拟南芥ＡｔＤｍｃ１中保守的氨基酸ｍｏｔｉｆｓ合成的简并性引物,以ｃＤＮＡ作模板,通过套式ＰＣＲ（ｎｅｓｔｅｄ ＰＣＲ）和ＲＡＣＥｓ克隆了水稻中酵母ＤＭＣ１的同源基因 ＯｓＤＭＣ１．ＯｓＤＭＣ１全长的 ｃＤＮＡ是 １３４８ ｂｐ,编码 ３４４个氨基酸组成的多肽（ＯｓＤｍｃ１）． ＯｓＤｍｃ１与 Ｄｍｃ１和ＡｔＤｍｃ１的氨基酸序列一致性分别是５１．８％和８１．７％．ＯｓＤＭＣ１在生殖器官中表达量较高,在根中有少量表达,而在叶和幼芽中不表达． Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｂｌｏｔ分析结果表明水稻基因组中有两个拷贝的 ＯｓＤＭＣ１．     

水稻全生育期均一化cDNA文库的构建和鉴定

以优良杂交水稻的恢复系明恢63为材料，构建覆盖水稻基因组的cDNA文库，用于功能基因组的研究。选择水稻全生育期过程的9个时期的不同组织和病原诱导的组织分别构建了15个定向cDNA文库。依据基因组DNA饱和杂交的原理，将从15个独立的cDNA文库中提取的质粒混合，并与固定有磁珠上具有互补性的2份基因组DNA亲和体系饱和杂交，收集杂交组分中的质粒并重新转化大肠杆菌，获得全生育期均一化cDNA文库。该文库平均插入片段1.4kb，含62000个克隆子。反向Northem杂交显示，该文库收集了众多表达丰度极低的基因以及特异表达的基因。对文库中随机的10750个克隆进行了测序，序列分析比较后获得6399条非重复的EST(expressed sequence tag)序列，非重复序列占59.5％。目前，用该文库制作的cDNA芯片已被用于功能基因组的研究。     

人神经元电压门控钙通道γ-3基因的克隆

将小鼠Ｃａｃｎｇ２基因的编码区与ＥＳＴ数据库进行同源性分析，得到一个与小鼠Ｃａｃｎｇ２基因在 ４３５ ｂｐ中有 ７５％同源的 ＥＳＴ（ＧｅｎＢａｎｋ： Ｗ２９０９５）．在该 ＥＳＴ中设计引物与 ｃＤＮＡ文库载体臂上引物行巢式 ＰＣＲ和 ＲＡＣＥ反应，在人脑前叶皮质 ｃＤＮＡ文库和人脑 Ｒｅａｄｙ ｃＤＮＡ中获得 ｃＤＮＡ序列 １５４５ ｂｐ，其中包含一个 ９４８ ｂｐ的可读框，编码 ３１５个氨基酸．该可读框经确证命名为 ＣＡＣＮＧ３．ＣＡＣＮＧ３基因与大规模测序中定位于１６ｐ１２－ｐ１３．１的ＢＡＣ克隆ＡＣ００４１２５完全一致，从而将该基因定位于１６ｐ１２－ｐ１３．１，并由此获得它的基因组结构，编码区由４个外显子组成．经ＲＴ－ＰＣＲ分析，ＣＡＣＮＧ３在成人脑和胎脑有表达．运用ＰＣＲ－ＳＳＣＰ在视网膜色素变性家系、视网膜色素变性伴耳聋和癫痫家系进行突变检测，未检测到突变．     

水稻阶段性返白突变体的鉴定和候选基因分析

从粳稻品种中花11 的后代中发现了一个叶色突变体sgra, 该突变体幼苗期叶色正常, 而6~8 叶期以后新生叶白化, 随后白化叶转绿. 突变体的遗传分析表明, 该突变体表型受1 对隐性核基因控制. 利用籼粳杂交F2群体对突变位点进行了基因定位, 将其定位于水稻第11 染色体的2 个标记ID343-11 和PSM415 之间, 遗传距离分别为0.9 和1.0 cM. 随后, 利用已公布的水稻序列和SSR标记, 在两标记间发展了9 对新的标记, 进一步将SGRA基因定位在IDM-2 和RM26739 之间, 物理距离约为17.6 kb. 对野生型和突变体候选区段基因组DNA 测序分析表明, 候选基因编码一个ABC 转运蛋白.     

蟑螂浓核病毒全核苷酸序列与基因组结构

测定了黑胸大蠊浓核病毒（ｐｆＤＮＶ）复制型（ＲＦ）ＤＮＡ的核苷酸序列,确定ｐｆＤＮＶ基因组全长为５４５４个核苷酸,基因组两末端存在典型的发夹结构和侄 置重复序列,ＰｆＤＮＶ基因正链有４个大的可读框（ＯＲＦ）,负链含３个大的可读框,并且可读框都集中在敏条链的５′端,两个可能的功能性启动了分别位于图距单位３和９７处,基因组存在基因重叠现象和内含子区域,半对ｐｆＤＮＶ基因组与同科其他细小病毒进行同源性比     

人神经营养素-3在昆虫杆状病毒表达系统中的表达

将人ＮＴ－３基因插入ｐＰＡＫ９中后与Ｂｓｕ３６Ⅰ酶切的Ｂａｃ６昆虫杆状病毒基因组ＤＮＡ共转染ｓｆ２１细胞,以空斑法分离重组病毒。狭缝杂交、细胞免疫化学染色和背根节无血清培养证明ＮＴ－３整合入Ｂａｃ６ＤＮＡ中表达并分泌至胸外。     

亦喜亦忧话基因：学者纵论基因和基因伦理

６月２６日，人类基因组序列工作框架图的公布使整个世界为之激动，有关科学家预言，人类基因组计划的成功将导致２１世纪的医学革命，现有的严重威胁人类健康的疾患将得到根治；胚胎医学使得有缺陷的新生儿得到及时治疗；甚至有人大胆预言，在基因时代，人的寿命可能达到１２００岁。一时间，基因和基因引起的伦理问题成了人们最关心的话题。日前本刊邀请三位学者从哲学、遗传学和生命伦理学角度对当前人们关心的一些问题发表看法。怎样看待基因？ 基因只有在它所要求的环境之中才能起到决定作用，以基因划分人群在科学上站不住脚。 沈铭贤…