青藏高原牦牛驯化的考古学与遗传学研究进展及展望

家牦牛在史前人类定居青藏高原的过程中起到了巨大作用,但牦牛的驯化过程仍存在诸多未解决的科学问题.本文梳理了牦牛驯化的考古学和遗传学研究进展,展望了开展牦牛驯化与人类定居青藏高原过程研究的未来方向.家牦牛最早的考古学证据来自距今3750年前的青藏高原南部拉萨河谷,但现代遗传学研究显示,牦牛的驯化可追溯至全新世中期,驯化地点最有可能位于西藏东南部的昌都地区,其种群数量增长与人类大规模长年定居青藏高原高海拔地区的历史高度相关,且黄牛的基因渗入对牦牛的驯化过程产生了深刻影响.基于现有研究进展,本文建议:(1)针对青藏高原考古遗址开展系统性的动物考古学研究;(2)应用ZooMS和古DNA技术筛选和鉴定牦牛骨骼遗存,结合古环境DNA进行遗传学研究,追溯牦牛驯化的时间和地点;(3)开展野牦牛与黄牛的杂交驯化模式研究,理解牦牛驯化及其扩散对史前人类在青藏高原生存和发展的促进作用.     

利用古代DNA信息研究黄河流域家猪的起源驯化

猪的起源驯化一直是人们关注的科学问题.古DNA技术可为家猪起源驯化研究提供更为直接的科学证据.已有研究表明,中国家猪在黄河中下游流域曾发生过独立的驯化过程,但黄河上游的古代猪样品研究尚属空白.本研究选取黄河流域的3个遗址出土的14个古代猪样本为实验材料,通过DNA提取、PCR扩增和DNA测序,结合现代不同品种家猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,系统分析了我国家猪的起源驯化关系.实验共获得5个古代猪样本mtDNAD-loop 179bp的DNA序列,包括2个湖北青龙泉遗址样本和3个青海喇家遗址样本.序列比对分析发现,湖北青龙泉遗址与青海喇家遗址的样本分别共享1种单倍型.结合现代不同品种猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,发现湖北青龙泉遗址样本与山西贾湖遗址的部分古代样本具有相同的单倍型,青海喇家遗址的样本与山西高红遗址和陶寺遗址的另外部分样本具有相同的单倍型,并且这2个单倍型对应于中国现代猪种的2个主单倍型,说明黄河上游与中下游的猪具有相同的驯化中心.本研究填补了黄河流域上游古代猪DNA研究的空白,为中国家猪的起源驯化研究提供了新的科学佐证.     

全球变暖影响生物进化

美国洛基山山洞中的古代啮齿类动物遗骸表明,全球变暖会影响生物的进化。在过去至少3000年里,美国黄石国家公园东北部的拉玛山洞一直是小型动物的庇护所。科学家在对此洞中的啮齿类动物骨骸进行长达20年的研究后,看出了气候变迁对这些动物的影响。从公元850年至1350年,     

家养动物起源研究的遗传学方法及其应用

家养动物的起源与进化一直是考古学家和遗传学家们共同关注的热点问题. 本文从基本原理、前提假设、取样策略、遗传标记选择、分析方法选择、结果的可靠性等方面对家养动物起源研究的遗传学方法及其应用进行了概述和评论. 认为不同国家多个实验室的联合, 以及现代样本和古DNA标本、多方面遗传信息、不同数据分析方法的综合使用, 并结合考古学、生态学等多学科的知识, 将有望进一步阐明家养动物的起源问题, 从而全面推动其他相关研究如人工选择作用的遗传机制等的开展.     

化石是怎样形成的?

它们是不同寻常的石头,是研究地球历史、生物发展史的重要见证. 远古生物死亡以后,被迅速掩埋在地下,皮肉很快腐烂消失,而骨、角、齿等硬体部分则在经历一番"石化作用"后,变成了石头模样.同时,这些硬体的原来成分也被后来的矿物质所替换.这样的古代生物遗骸被称为"化石".     

密码学的新领域--DNA密码

DNA密码是近年来伴随着DNA计算的研究而出现的密码学新领域, 其特点是以DNA为信息载体, 以现代生物技术为实现工具, 挖掘DNA固有的高存储密度和高并行性等优点, 实现加密、认证及签名等密码学功能. 本文简要介绍了DNA计算原理, 总结了当前DNA密码的研究现状以及存在的若干问题, 对DNA密码、传统密码和量子密码的发展状况、安全性以及适用领域进行了分析对比, 探讨了DNA密码未来发展的趋势. DNA密码与传统的密码以及研制中的量子密码相比各有优势, 在未来的应用中可以互相补充. 实现DNA密码面临的主要困难是缺乏有效的安全理论依据和简便的实现方法, 当前研究的主要目的是充分发掘DNA可用于信息领域的优良特性, 建立起相关的理论依据, 探寻DNA密码可能的发展方向, 寻找实现DNA密码的简便方法, 为DNA密码的未来发展奠定基础.     

海绵动物的演化意义及其生物硅的仿生应用

海绵动物是地球上最古老、最简单的动物, 但对它在生物进化中的定位却经历了一个漫长而复杂的认识过程. 作为“活化石”, 海绵动物为生物演化研究提供了最好的证据; 而对海绵动物研究更令人入胜的是近年来人们发现硅质海绵动物骨针的独特结构和良好光纤特性, 从而开辟了利用纳米生物技术进行仿生合成的广泛研究领域. 综述了海绵动物的发现及新的分子生物学进化证据, 骨针硅蛋白催化合成生物硅的研究进展及仿生合成在纳米生物技术和医学领域的潜在应用.     

“中国各门类化石”的编写和今后我国古生物工作的几个主要问题

一我国古生物学的正式研究,已有一百二十余年的历史。在这一百多年中,发表论著一千余篇,记载了各种古植物、古无脊椎动物、古脊椎动物和古人类化石约一万个种。这些古代生物的研究,对于我国地质工作的发展和了解地球的历史及生物发展的历史,都发挥了极为重要的作用。近年来在全国范围     

纳米金等离子共振特性在生物成像中的应用

随着生物医学的发展, 科学研究对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高, 纳米技术和材料被越来越多地应用到生物医学领域中来. 在细胞和生物组织的成像分析中, 纳米金由于其特殊的表面等离子共振特性和优良的生物相容性, 常被用作对比剂、靶向载体、增强剂、示踪剂和传感器而广泛应用于生物成像领域中. 我们将课题组的研究方向与目前该领域的研究热点相结合, 从纳米金辅助细胞及细胞内成像和动物活体成像两个方面就纳米金在生物成像、医学诊断等领域中的应用进展进行了阐述.     

CRISPR/Cas基因组编辑技术及其在农作物品种改良中的应用

CRISPR/Cas是存在于细菌及古细菌中成簇的、规律间隔的短回文重复序列及其核酸酶系统,是细菌和古细菌中破坏噬菌体与外源DNA的免疫防护机制.科学家将该免疫防护机制改造成了简便高效的基因组编辑工具,并在微生物、动物及植物的基因功能解析及改良方面取得了巨大的进展.本文先对基于CRISPR/Cas开发的植物基因组编辑工具,如CRISPR/Cas9、CRISPR/Cas介导的同源重组、胞嘧啶碱基编辑器、腺嘌呤碱基编辑器、双碱基编辑器和引导编辑器等进行介绍,接着详细阐述了在作物分子育种中越来越重要的DNA-free CRISPR/Cas植物基因组编辑技术,然后探讨了CRISPR/Cas基因组编辑技术在提高作物产量和品质、提高作物对生物及非生物逆境抗性、从头驯化及定向改良等方面的应用,分析了CRISPR/Cas植物基因组编辑技术的发展趋势、促进该技术应用的国家政策导向及社会环境,以便更好地促进CRISPR/Cas基因组编辑技术在农作物品种改良中的应用,助推我国种业振兴和藏粮于技战略的实现.     

“六畜”的起源和传播历史

通过总结对比欧亚大陆考古遗址出土的猪、狗、黄牛、羊、马和鸡的遗存鉴定结果和年代,梳理了我国"六畜"的起源与传播的历史。10 000~9 000 BP(Before Present,距1950年),猪和狗驯化于中国北方;约10 000 BP,黄牛和羊最早驯化于西亚地区,4 500 BP前传入中国;约5 500 BP驯化的马出现在中亚地区,在夏商时期传入中国;鸡的起源问题争议较大,在3 600 BP之前出现在中国北方。在汉代之前,"六畜"已成为中国广泛利用的家养动物资源。     

古基因组学与人类起源演化的研究进展——2022年诺贝尔生理学或医学奖解读

2022年诺贝尔生理学或医学奖的获奖者是著名生物学家、进化遗传学家斯万特•帕博(Svante Pääbo)。他通过研究已灭绝古人类的基因组，对探索人类演化作出了巨大贡献。文章介绍帕博及其团队关于尼安德特人和丹尼索瓦人的研究和发现，以及古DNA领域近30年的发展和最新成果。     

光镊与DNA纳米技术在膜生物学研究中的应用

生物膜是生命活动中信号传导和物质运输的平台。近年来,多学科的交叉应用为膜蛋白介导的膜融合与分裂、囊泡形成与分泌,以及脂质代谢的调控机制等膜生物学研究带来了新的信息。例如,单分子光镊力谱方法通过精准、定量地检测蛋白与膜的相互作用,为在时空维度上理解这一生物过程的复杂调控机制提供了强有力的手段。此外,DNA纳米技术通过构建纳米尺度可编程的自组装结构,提供了可精确修饰与功能化的分子器件。经过疏水修饰的核酸纳米器件可以作用于磷脂膜或生物膜,进而对膜进行表面改性、诱导形变、控制理化参数以及跨膜通信等调控操作。该领域的进步将为细胞生物学机制研究、分泌囊泡的分析检测、人工脂质体的制备优化、新型分子载具开发以及新型药物开发提供特色的工具手段,并构建新颖的体系平台助力合成生物学、化学生物学以及分子医学的发展。     

Interaction of Neuronal Tau with DNA in Nano-Space

In this study, the binding of tau to DNA is investigated by the electrophoretic mobility shift assay. Using polynucleotide as probe, we find that tau bound to double-stranded DNA but not to single-stranded DNA. Formation of tau-polynucleotide complex is interfered at alkaline pH and high concentration of NaC1, but is not affected by dithiothreiotol.     

凝胶电泳和基因打靶——忆分子生物学家史密斯

史密斯是一位著名的分子生物学家,于20世纪50年代发明凝胶电泳,于80年代又发明基因打靶,从而为DNA、蛋白质体外分离和体内功能研究提供了重要的研究手段,极大地推动了生命科学的快速发展。史密斯还由于基因打靶的重要贡献而分享2007年诺贝尔生理学或医学奖。     

DNA损伤修复的单分子水平研究进展

外源或内源的DNA损伤在生物体内持续发生。DNA损伤修复的缺陷与很多疾病甚至癌症等息息相关,而生物细胞进化出一系列精密的修复机制以耐受或切除这些损伤。单分子技术区别于常规的生化、分子生物学等手段,可以在体外和活细胞内研究DNA修复相关生物分子的动态反应特征,从而对DNA修复机制进行更充分的剖析。文章围绕常见的DNA损伤及其修复类型,阐述了近年来利用原子力显微镜、磁镊、光镊等单分子操控技术,以及全内反射荧光显微镜、光激活定位显微镜和超分辨显微示踪等单分子荧光成像技术在DNA修复机制研究中取得的进展,梳理了利用单分子技术解决的长期存在的关于DNA修复难题,并展望了单分子技术联合其他交叉学科技术在研究DNA修复机制方面的前景。     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术, 自1994年提出以来, 经过了几十年的发展, 其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现. 腺相关病毒(adeno- associated virus, AAV)是一种细小病毒, 由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体. 但是AAV筛除存在一些不足, 如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展. 应用DNA 改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化, 有望解决这些问题. 本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用, 并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.     

DNA vs. RNA:到底谁说了算

中心法则是现代生物学的理论基础之一。绝大部分生命体将遗传信息储存在DNA中,遗传信息通过转录流向RNA,再通过翻译流向蛋白质。随着研究的深入,人们逐渐认识到RNA不只充当了遗传信息由DNA流向蛋白质的桥梁,RNA层面的转录后调控过程还对基因表达进行了更为精准高效的调节,RNA在中心法则中的核心地位越来越突出。在转录后调控过程中,RNA修饰起到了至关重要的作用。对RNA修饰及其修饰酶、脱修饰酶和结合蛋白的研究已成为一个引人瞩目的新方向——RNA表观遗传学/表观转录组学。N~6-甲基腺嘌呤(m6A)是目前研究最为深入的RNA修饰。本文着重介绍m6A修饰对干细胞的分化过程的调控,对病毒侵染宿主和自我复制过程的影响,以及m6A在果蝇性别决定中起到的关键作用。RNA修饰对于其他各种生命过程的影响也在不断地被揭示出来,预示着RNA修饰的研究必将深刻地影响医疗、制药,乃至农业的发展。     

转基因植物的研究和进展

转基因植物的研究和进展梁明山，陈斌（四川联合大学生物系，成都６１００６４）［内容提要］本文着重论述了目的基因的克隆，外源ＤＮＡ导入植物细胞的方法、转基因植物的鉴定，分析了影响外源ＤＮＡ导入植物频率的原因和目前的研究动态及其展望．关键词：外源ＤＮＡ，转...