DNA计算的研究现状与展望

基于硅材料的微电子技术由于工艺技术和基本理论上的局限,使得现有电子计算机无法满足科技发展对计算能力的需求.由于具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力,DNA计算始终是新型计算机领域研究的热门.DNA计算的研究已经涉及到DNA计算模型、 DNA计算机系统、 DNA计算的应用等诸多方面.文章从DNA计算流程、DNA计算模型、DNA计算机、DNA计算应用研究等几个方面,综述了DNA计算研究的现状.同时,也指出了DNA计算存在的问题,并从DNA编码设计、DNA计算噪声控制等方面阐述了未来研究方向.相信随着生物技术、纳米技术等的进一步发展,DNA计算一定能够发挥出自身的优势和潜力,能够为国防建设、信息安全、基础科学研究、生命科学研究等方面提供更好的服务.     

DNA Tile计算简述

自1953年Watson和Crick首次提出DNA双螺旋结构以来,DNA作为遗传物质、信息载体和纳米材料被广泛研究,并成为多个领域的研究对象,如基因工程、DNA酶、生物信息学、信息存储、DNA纳米技术等.DNA作为一种天然的纳米材料,具备自组装的能力(A-T、C-G),使其在纳米结构领域成为备受瞩目的材料之一.以DNA构建的纳米结构形态不一,其构建的方法则主要分为两种:DNA Tile和DNA折纸.文章主要阐述DNA Tile的发展历程及其在纳米结构构建领域的应用,并着重介绍DNA Tile在计算领域的广泛应用.     

三种血液基因组 DNA 提取方法的比较研究

摘要: 目的 比较采用 3 种不同 DNA 提取方法提取豚鼠血液基因组 DNA 之间的差异。方法 分别用新鲜抗凝血 NaI 手提法、血凝块手提法和试剂盒 DNA 提取法提取 20 只豚鼠血液基因组 DNA,用分光光度计测定、琼脂糖凝胶 电泳、PCR 扩增等方法对提取的 DNA 片段的完整性、浓度、纯度和用于 PCR 扩增的效果等方面进行比较研究。结 果 新鲜抗凝血 NaI 手提法提取的 DNA 完整性、浓度和纯度均为最高; 血凝块法提取的 DNA 浓度和抗凝血提取的 DNA 浓度接近但纯度最低,有一定程度的断裂和降解; 试剂盒法提取的 DNA 浓度最低,纯度和完整性处于中间,但 三种方法提取的 DNA 都可用于 PCR 扩增反应。结论 3 种方法都可以提取基因组 DNA 并且所提取的 DNA 均能 满足后续 PCR 扩增实验的要求,但每种方法各有利弊,可根据具体的条件选择适宜的方法。     

赖解旋酶恒温基因扩增技术的原理、应用和展望

赖解旋酶恒温基因扩增方法(HDA法)是新近发明的一种简便、快速、高效的体外恒温基因扩增技术.该法依靠DNA解旋酶解开双链DNA、单链DNA结合蛋白(SSB)维持单链状态、DNA聚合酶催化靶片段的扩增.研究表明,HDA能扩增微生物基因组DNA、病原菌DNA、质粒DNA和cDNA等,从灵敏性、准确性和可操作性几方面看,该方法具有广阔的实用前景.     

不同土壤微生物DNA提取方法比较

用4种土壤微生物DNA提取方法提取了3种类型土壤的微生物总DNA,利用分光光度法测定4种DNA的OD260、OD280,并计算和分析DNA提取物的产率和纯度.研究发现：方法4即改良的DNA提取方法,无论是提取DNA的产率,还是提取DNA的纯度,都较其他3种方法高,说明改良的DNA提取方法能够准确有效地提取3种类型土壤的...     

基于DNA的木材树种识别研究进展

从木材识别的角度,对木材DNA提取方法(CTAB、SDS、PTB、DNeasy Plant Mini Kit等)和DNA条形码及DNA指纹图谱等基于DNA的木材树种识别方法进行了综合评述。其中,针对DNA条形码方法,重点阐述了基因组DNA中可用的特征序列来源叶绿体基因(chloroplast DNA,cpDNA)rbcL、matK、trnH-psbA间隔区序列,核糖体基因(ribosomal DNA,rDNA)ITS序列,以及变异位点的识别和系统进化树的应用等问题;针对DNA指纹图谱方法,重点阐述了(RAPD、ISSR、SSR、SNP)4种DNA分子标记方法在DNA指纹图谱中的研究和应用现状。笔者认为,以DNA特征序列为依据的木材树种识别理论上虽然是可行的,但要应用于实际还需开展更多的研究。     

基于DNA的木材树种识别研究进展

从木材识别的角度,对木材DNA提取方法(CTAB、SDS、PTB、DNeasy Plant Mini Kit等)和DNA条形码及DNA指纹图谱等基于DNA的木材树种识别方法进行了综合评述。其中,针对DNA条形码方法,重点阐述了基因组DNA中可用的特征序列来源叶绿体基因(chloroplast DNA,cpDNA)rbcL、matK、trnH-psbA间隔区序列,核糖体基因(ribosomal DNA,rDNA)ITS序列,以及变异位点的识别和系统进化树的应用等问题;针对DNA指纹图谱方法,重点阐述了(RAPD、ISSR、SSR、SNP)4种DNA分子标记方法在DNA指纹图谱中的研究和应用现状。笔者认为,以DNA特征序列为依据的木材树种识别理论上虽然是可行的,但要应用于实际还需开展更多的研究。     

红树林土壤环境DNA提取和纯化方法比较

探讨适合红树林土壤环境DNA的提取及纯化方法,筛选出可以提取到高质量且物种覆盖度广的环境DNA的方法。本研究通过多种方法提取和纯化红树林土壤环境DNA,并进行物种覆盖度(细菌、真菌、底栖无脊椎动物、植物、线虫)的比较评估。用6种方法提取红树林潮间带林下土壤环境DNA,并使用2种方法对DNA进行纯化;用不同物种类群的通用引物进行PCR扩增,评估各种方法提取和纯化的环境DNA的物种覆盖度。结果显示,不同方法提取DNA的效率有一定的差异,但2种方法纯化前后DNA的质量并没有显著差异;5种试剂盒方法提取的DNA均可以有效扩增出细菌和无脊椎动物的DNA;DNeasy PowerSoil试剂盒提取的DNA扩增植物引物结果最佳;来自不同区域红树林土壤的DNA在扩增真菌对应引物时差异较大;2种试剂盒直接提取的DNA可以有效扩增出线虫的DNA。本研究为今后基于环境DNA技术研究红树林生物多样性工作的顺利开展提供科学依据,奠定了一定的基础。     

电离辐射对个体识别的影响分析

研究采用不同剂量和不同类型辐射射线照射后的DNA能否进行个体识别。准备人工合成的FAM标记单链DNA样品和293T双链DNA样品，应用X射线、伽马射线、电子束分别对DNA样品照射不同剂量，然后采用FISCAN GA118-16A遗传分析仪对单链DNA样品和Identifiler Pluse试剂盒扩增后的双链DNA样品进行检测，测定其荧光强度及基因座个数。在照射剂量分别为35 Gy、70 Gy、105 Gy时，单链DNA的荧光强度分别降为1 500 rfu、600 rfu、0 rfu,双链DNA的基因座均可检出16个；当照射剂量逐渐增加到10 kGy、25 kGy、50 kGy,双链DNA的基因座个数有减小趋势，照射剂量50 kGy时部分DNA样品的基因座个数小于10个。对于单链DNA,采用10 kV的X射线照射，照射剂量累计到105 Gy以上时，单链DNA全部断裂，且断裂程度已无法识别；对293T双链DNA,采用10 kV的X射线、⁶⁰Co伽马射线和2.5 MeV的电子束分别照射，照射剂量累计到50 kGy时，对DNA的破坏程度已影响到个体识别。     

DNA正则语言与DNA正则文法的对应关系

以生物学的相关知识为背景,在国内外对DNA计算与DNA计算机研究的基础上,利用DNA分子链具有的Watson-Crick互补结构和其巨大的并行性这两大生物特征所呈现的数学特征,在经典自动机的基础上定义了DNA自动机、DNA正则语言及DNA正则文法,并证明DNA正则语言与DNA正则文法的对应关系.     

华山松不同部位DNA提取方法比较研究

获得高质量的DNA通常是开展分子水平研究的关键一步.采用经典CTAB法、改良CTAB法、简易CTAB法、SDS微量法及Zigenhagen法对华山松的茎、叶及胚乳的DNA进行提取,并进行琼脂糖凝胶电泳检测、紫外分光光度计分析和标准差及标准误分析,结果表明:对于华山松针叶DNA提取,改良CTAB法提取DNA浓度适中,标准差和标准误最小,方法稳定性好;对于华山松茎段DNA提取,Zigenhagen法提取DNA浓度高,纯度好,标准差和标准误最小,方法的稳定性最好;对于华山松胚乳DNA提取,简易CTAB法提取的DNA浓度最高,纯度最好,标准差和标准误最小,方法的稳定性最好.这也说明对于同一植物的不同部位DNA的提取要采用不同的方法,需要在实践中加以摸索,获得最大的提取效果.     

羊猪鸭基因组DNA提取及DNA条形码分子鉴定

筛选羊肉、猪肉及鸭肉基因组DNA提取方法,并进行DNA条形码鉴定.以羊猪鸭三种肉类为实验材料,采用传统法(SDS法)、chelex-100法、异硫氰酸胍法、试剂盒法提取基因组DNA,并用琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度法和COI序列扩增法对提取的效果进行检测和比较,利用建立的方法提取DNA并进行DNA条形码鉴定.四种方法均能从样品肌肉组织提取到基因组DNA,其中SDS法和试剂盒法得到的DNA质量最佳;异硫氰酸胍法DNA质量较好,操作时间长; chelex-100法简单、快速,但DNA含杂质较多,质量较差.四种方法均可提供满足DNA条形码分子鉴定的要求DNA,实际应用中可根据条件选择相应的方法.     

扩展青霉(Penicillium expansum)PF898基因组DNA提取方法的比较

利用CTAB法、SDS改进法和SDS快速法3种DNA提取代表性方法,对扩展青霉(Penicillium expansum)PF898基因组DNA的提取进行比较研究.CTAB法提取的DNA样品纯度最高,SDS裂解法制备的DNA得率最高;CTAB法和SDS改进法所得DNA都可直接应用于限制性酶切分析;3种方法所提取的DNA均能满足扩展青霉PF898脂肪酶基因和18S rRNA的PCR扩增.总体而言,SDS法简便、快速、得率高,是一种理想的扩展青霉基因组DNA提取方法.     

长爪沙鼠不同组织基因组DNA的提取条件比较

目的建立长爪沙鼠基因组DNA的提取方法并对其脑、肝、肾和肌肉组织中的基因丰度进行比较。方法采用酚-氯仿法对不同消化温度和不同蛋白酶K浓度处理的各种组织提取DNA,比较其OD260/OD280值、DNA和蛋白质含量。结果提取DNA时温度和酶浓度对不同组织的DNA和蛋白质含量的影响不同。肾DNA样品中的蛋白质含量在低酶浓度组明显低于高酶浓度组,低酶浓度组的肾和肝DNA样品中的蛋白质含量均明显低于高酶浓度组。消化温度对提取肌肉组织的DNA含量影响较大,而从肾和肝组织中提取的DNA含量在37℃和50℃消化组之间没有差异。肝组织中的基因丰度最高,而肌肉组织中的基因丰度最低。结论提取DNA时,消化温度和酶浓度对提取不同组织的DNA和蛋白质含量有不同程度的影响。不同组织的基因丰度差异较大。     

真核生物DNA连接酶Ⅲ的功能演化

DNA连接酶Ⅲ被认为只存在于脊椎动物,并在细胞核DNA的修复和线粒体DNA的复制和修复过程中发挥功能.虽然近来有关于无脊椎动物中存在着DNA连接酶Ⅲ的报道,但其功能演化及在无脊椎动物中的分布仍不清楚.为进一步探讨DNA连接酶Ⅲ的功能演化,进行了数据库搜索、线粒体定位信号(MLS)预测和功能位点保守性分析等.研究结果显示:DNA连接酶Ⅲ在变形虫、动物界和领鞭毛虫中广泛存在,但其在真菌界等发生整个蛋白或部分结构域的丢失;很多物种的DNA连接酶Ⅲ不含线粒体定位信号,因此,它们不太可能在线粒体中发挥作用,而参与细胞核DNA的修复是DNA连接酶Ⅲ较为古老和保守的功能.     

DNA条形码技术在菌物研究中的应用

生物DNA条形码是通过标准化的小片段DNA序列分析,进行物种快速鉴定的一项技术,目前已成为生物多样性和分类学研究的热点之一.尽管菌物在生物界中占据重要地位,但其DNA条形码研究明显滞后于动、植物.本文就生物DNA条形码的发展概况及其在菌物研究中的应用,特别是菌物DNA条形码标准序列选择、数据管理和分析、物种分化水平确定、新技术的应用等进行评述,并展望其研究和应用的前景,以期引起学术界和管理部门的关注,推进我国菌物DNA条形码的相关研究和应用领域的发展.     

黄连木叶片基因组DNA提取方法

黄连木叶片中酚类化合物、色素、多糖和其它次生代谢物质含量较高,这给黄连木基因组DNA提取带来困难。为了从黄连木叶片中提取高质量基因组DNA,本文运用CTAB法和改良CTAB法提取黄连木基因组DNA,通过定性、定量及PCR分析检测所提取DNA的质量。结果表明:改良CTAB法提取的DNA电泳条带清晰无RNA等污染,OD260和OD280比值在1.8左右,RAPD扩增条带清晰、无弥散现象、亮度均一。说明改良CTAB法提取的DNA纯度较高,适用于PCR扩增反应。     

山西省沙棘品种AFLP的初步分析

沙棘体内酚类物质和蛋白质含量较高,影响了基因组DNA提取的产量.采用改良CTAB法对观光木基因组DNA进行提取,经过紫外吸收、琼脂糖凝胶电泳、双酶切和AFLP标记检测,结果表明:改良CTAB法提取的基因组DNA吸光值OD260/OD280为1.7～1.9,DNA无降解现象和杂质污染;基因组DNA双酶切彻底,并且APLP...     

一种改进的昆虫基因组DNA的提取方法

就昆虫总DNA的提取,介绍了一种简便、快速的提取方法,此方法既可对新鲜标本进行DNA提取、也可对冷冻标本、干标本、酒精泡制标本进行DNA提取,均能得到较完整的大分子DNA片段,并且得率较高.改进的昆虫总DNA提取方法简便、快速,对设备和试剂的要求都不高.     

单价DNA偶联纳米粒子序列依赖的杂交活性:二聚组装揭示动力学复杂性

理解DNA杂交动力学对诸多研究具有重要意义,例如核酸检测、基因生物技术和DNA纳米技术等.DNA偶联纳米材料丰富了可编程纳米组装结构的功能性,且可实现生物分析和纳米技术应用的超精细控制.尽管末端标记小分子不会对DNA的杂交能力造成太大影响,但与纳米粒子偶联会显著抑制DNA链杂交动力学.DNA杂交受阻不仅降低了复杂纳米结...