不同倍性鲤科鱼CyclinB基因内含子克隆与进化分析

运用PCR扩增、克隆、测序等技术,分别获得三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂、五倍体鲫鲂和团头鲂、草鱼、鲢鱼、鳙鱼等鲤科鱼CyclinB基因部分DNA序列．结合异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫和鲤鱼CyclinB基因对应DNA序列,对不同倍性鲤科鱼类CyclinB基因DNA片段序列进行比较分析．结果表明：由相同引物扩增的染色体数为48的鲂、草、鲢、鳙鱼,只扩增出1条DNA片段,片段长度分别为750bp,950bp,720bp和720bp,而染色体数目加倍的红鲫、鲤鱼、异源四倍体鲫鲤、异源四倍体鲫鲂,扩增出2条DNA片段（1200bp和900bp）,三倍体和五倍体鲫鲂扩增出3条DNA片段（1200bp,900bp和750bp）,每个DNA片段均含CyclinB基因第2,3内含子和第2,3,4外显子．序列分析表明,四倍体鲫鲤、三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂和五倍体鲫鲂与其母本1200bp片段同源性分别为99．5％,98．9％,99．5％和88．7％,与母本900bp片段同源性分别为97．5％,94．6％,94．2％和89．99／6,说明四倍体鲫鲤与多倍体鲫鲂1200bp和900bpCyclinB基因片段与母本红鲫同源性高,在进化上具有偏母性遗传特性．而三倍体和五倍体鲫鲂的750bpCyclinB基因片段-9父本同源性分别高达98．6％和98．2％,说明其来自父本团头鲂．在两性可育的异源四倍体鲫鲤和异源四倍体鲫鲂中存在各自父本CyclinB基因片段序列消除现象．此外,用CyclinB基因内含子3序列构建不同倍性鲤科鱼的系统进化树,结果表明,由CyclinB基因内含子序列构建的系统进化树可以正确反映亲缘关系较近的鲤亚科属间鱼类系统进化关系,而不适合亲缘关系较远的亚科间杂交鱼类系统进化分析．     

不同倍性鲫鲂高迁移率族蛋白1基因的克隆和原核表达

用RACE PCR技术,分别获得三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂、红鲫和团头鲂的高迁移率族蛋白1基因(HMG1)mRNA全长序列,其开放阅读框包含579nt,翻译成193个氨基酸.不同倍性鲫鲂HMG1的cDNA和氨基酸序列比较分析表明:在cDNA水平上,四倍体鲫鲂与母本红鲫的同源性(99%)高于同父本团头鲂的同源性(97%);三倍体鲫鲂与父母本同源性(95%)低于亲本之间的同源性(98%);在氨基酸水平上,四倍体鲫鲂与父母本的同源性(100%)高于三倍体鲫鲂与亲本的同源性(97%).结果表明:远源物种间的杂交对两性不育的三倍体鲫鲂HMG1基因造成了一定的冲击,分子遗传效应表现为三倍体鲫鲂HMG1基因位点发生了变异;四倍体鲫鲂HMG1氨基酸序列与亲本的完全一致性,克服了等位基因的杂交不亲和性,为两性可育的异源四倍体鲫鲂遗传稳定奠定了基础.生物信息学分析表明:HMG1蛋白二级结构具有8个螺旋和3个转角,HMG1蛋白三级结构于N-端具有两个DNA结合基序,C-端具有一长为23个重复D或E的氨基酸尾.这种结构决定了HMG1能够与核DNA发生"蛋白-DNA"的相互作用,参与多种核内生物学功能的完成.另外,以HMG1氨基酸序列构建了鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的进化树,结果提示HMG1是一种古老的蛋白质,并在物种演化中具有保守性;首次构建了鱼类HMG1原核表达载体,外源的鱼类HMG1基因编码蛋白在原核细胞中得到了表达,这为下一步HMG1蛋白的制备和生物学功能、尤其与DNA转座子相互作用的研究提供了条件,将助于了解物种间的杂交形成异源多倍体的机制.     

不同倍性鲫鲂高迁移率族蛋白1基因的克隆和原核表达

用RACEPCR技术,分别获得三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂、红鲫和团头鲂的高迁移率族蛋白1基因（HMGj）mRNA全长序列,其开放阅读框包含579nt,翻译成193个氨基酸．不同倍性鲫鲂HMG1的cDNA和氨基酸序列比较分析表明：在cDNA水平上,四倍体鲫鲂与母本红鲫的同源性（99％）高于同父本团头鲂的同源性（97%）;三倍体鲫鲂与父母本同源性（95％）低于亲本之间的同源性（98％）;在氨基酸水平上,四倍体鲫鲂与父母本的同源性（100％）高于三倍体鲫鲂与亲本的同源性（97％）．结果表明：远源物种间的杂交对两性不育的三倍体鲫鲂HMG1基因造成了一定的冲击,分子遗传效应表现为三倍体鲫鲂HMG1基因位点发生了变异;四倍体鲫鲂HMG1氨基酸序列与亲本的完全一致性,克服了等位基因的杂交不亲和性,为两性可育的异源四倍体鲫鲂遗传稳定奠定了基础．生物信息学分析表明：HMG1蛋白二级结构具有8个螺旋和3个转角,HMG1蛋白三级结构于N-端具有两个DNA结合基序,C-端具有一长为23个重复D或E的氨基酸尾．这种结构决定了HMG1能够与核DNA发生“蛋白-DNA”的相互作用,参与多种核内生物学功能的完成．另外,以HMG1氨基酸序列构建了鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的进化树,结果提示HMG1是一种古老的蛋白质,并在物种演化中具有保守性;首次构建了鱼类HMGl原核表达载体,外源的鱼类HMG1基因编码蛋白在原核细胞中得到了表达,这为下一步HMG1蛋白的制备和生物学功能、尤其与DNA转座子相互作用的研究提供了条件,将助于了解物种间的杂交形成异源多倍体的机制．     

异源四倍体鲫鲤Sox9a基因保守区序列的克隆及内含子剪接位点分析

用特异于HMG-box保守区的兼并引物扩增了异源四倍体鲫鲤及其原始亲本(红鲫和鲤鱼)的Sox基因. 异源四倍体鲫鲤的扩增产物共有4条带,大小分别约为200,600,900和 1900?bp,而其原始亲本的扩增产物只有3条带,且在雌雄个体中未发现性别特异扩增带. 回收雄性四倍体鱼600?bp扩增带,经亚克隆及测序分析得到一个新的编码71个氨基酸残基的基因. 该基因与虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)、蟾蜍(Xenopus laevis)、鲤鱼(Cyprinus carpio)等的Sox9基因相似性达97%,据此命名为Atsox9a. 通过计算机分析和RT-PCR方法确定该基因含有内含子,并获得其内含子的序列和剪切位点,此内含子剪切位点在进化上是保守的. Atsox9a对于研究异源四倍体鲫鲤性别决定和分化机制及脊椎动物性别进化具有重要的理论意义.     

异源四倍体鲫鲤及其原始亲本Sox9基因HMG保守区内含子遗传变异性分析

参照不同物种中Sox基因HMG保守区序列设计简并引物,扩增了异源四倍体鲫鲤及其原始亲本红鲫(Carassius carassiusred var.)和鲤鱼(Cyprinus carpioL.)的Sox基因.对不同片段大小的Sox基因测序,结果表明,四倍体鱼中存在两个Sox9基因(Atsox9a和Atsox9b),红鲫和鲤鱼中只发现一个Sox9基因(Rcsox9a和Ccsox9b).这4个Sox9基因在HMG盒中均含有内含子,大小分别为413bp,703bp,401bp和714bp,其插入位点遵守GT-AG法则.其中Atsox9a与Rcsox9a,Atsox9b与Ccsox9b的内含子序列都具有很高的一致性,分别为94.4%和97.8%,这表明内含子序列变异率较低.有趣的是,根据它们的外显子所推导的氨基酸序列一致性均为100%.因此,四倍体鱼及其原始亲本Sox9基因HMG基序内含子不仅具有长度多态性,而且内含子之间存在遗传变异性,这为进一步探讨异源四倍体鲫鲤的起源和进化提供了重要的分子生物学证据,同时也为正确掌握内含子的位置信息,功能和进化起源有着十分重要的作用.     

利用ATPase基因研究杂交多倍体鲫鲂线粒体母性遗传

三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂和五倍体鲫鲂是通过红鲫旱×团头鲂舍亚科间远缘杂交形成的．采用PCR产物直接测序法,测定了5尾三倍体鲫鲂、6尾四倍体鲫鲂和6尾五倍体鲫鲂及其1尾父本团头鲂的线粒体DNA ATPase8和ATPase6基因的全序列,并与所获得的红鲫和外群斑马鱼的同源序列进行比较,同时分析了其碱基组成、变异情况以及核苷酸和氨基酸序列差异．红鲫、团头鲂、三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂和五倍体鲫鲂之间的序列分歧率为0．0％-21．6％,它们与外群斑马鱼之间的序列分歧率为27．0％-28．2％．用MEGA3．1软件中的Maximum parsimony（MP）,Minimum evolution（ME）,Neighbor joining（NJ）和UPGMA程序构建的分子系统树具有相似的拓扑结构．结果表明,人工杂交三倍体鲫鲂、四倍体鲫鲂和五倍体鲫鲂在线粒体ATPase8和ATPase6基因上具有严格的母性遗传特征．研究证明ATPase8和ATPase6基因是杂交多倍体鲫鲂遗传变异研究的一个很好的分子标记．     

不同倍性鲫鲤鱼血液及血细胞的比较

对异源四倍体鲫鲤、三倍体湘云鲫和二倍体红鲫血液指标(红细胞数、血红蛋白值、红细胞脆性、比容)、细胞大小(红细胞及细胞核、白细胞、血栓细胞的长、短径值)及它们的显微结构进行了比较研究,并观察了四倍体鲫鲤血细胞亚显微结构.结果表明:在不同倍性鱼中,四倍体、三倍体、二倍体红细胞在数目、脆性、比容方面随倍性的降低而依次升高;血红蛋白无显著差异;在细胞大小上,四倍体、三倍体、二倍体的红细胞及细胞核、嗜中性粒细胞、单核细胞表现出4∶3∶2的比例关系;在红细胞的形态方面,异源四倍体鲫鲤、三倍体湘云鲫、二倍体红鲫存在明显差异.同时发现随着倍性的升高红细胞的短径/长径比值减小.在异源四倍体鲫鲤、三倍体湘云鲫、二倍体红鲫外周血中,均可观察到红细胞、嗜中性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞和血栓细胞,未发现嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞.但三倍体湘云鲫、二倍体红鲫的嗜中性粒细胞仅有Ⅱ,Ⅲ两种类型,未见含深紫红色颗粒的Ⅰ型嗜中性粒细胞.对不同倍性鱼在血液细胞中出现的共同性和差异性进行了讨论分析.     

基于DNA含量的复合鲫倍性分析

通过对复合鲫血细胞DNA含量的测定,探讨了其倍性和产生机制等方面的问题.结果显示,复合鲫的DNA含量明显多于母本种彭泽鲫的DNA含量,且所测14尾中多数个体的DNA含量超过或接近四倍体的DNA含量,少数个体的DNA含量介于三倍体和四倍体之间.推测多数复合鲫个体为复合四倍体异育彭泽鲫,其染色体组包含母本彭泽鲫的全套染色体和父本单倍染色体组所产生的子代,少数个体可能为非整倍体.     

异源四倍体鲫鲤Sox4基因部分序列及其5′端调控区启动子片段的克隆与分析

通过PCR技术从异源四倍体鲫鲤基因组DNA中分离到Sox4基因部分基序.序列分析表明,其5′端调控区具有多种启动子所特有的序列元件,如TATA框,CAAT框等,据此推测,它具有启动子活性.采用高保真PCR方法克隆了异源四倍体鱼Sox4基因5′端调控区600bp启动子片段,将其插入启动子缺失的增强绿色荧光蛋白(EGFP)表达载体pEGFP-1中,构建重组载体pAtsox4EGFP-1.通过瞬时转染HeLa细胞,在倒置荧光显微镜下可检测到绿色荧光.结果表明,克隆的Atsox4基因5′端调控区具有启动子活性,并成功构建了含四倍体鱼Sox4基因启动子片段的报告基因载体,为以后研究Sox4基因表达调控的分子机制奠定了基础.     

枇杷番茄红素β环化酶基因片段的克隆和序列分析

根据蔷薇科植物番茄红素β环化酶（LYC）基因的保守区序列，设计1对PCR引物，以枇杷基因组DNA为模板，采用PCR方法扩增长约300bp的DNA片段，克隆人pMD-18T载体，测得该基因片段长312bp，编码102个氨基酸，属于开放阅读框的一部分，不含内含子。在GenBank中进行同源性检索表明该序列与苹果番茄红素β环化酶基因同源性为97％，由此推测这个基因属于枇杷番茄红素β环化酶基因。     

异源四倍体鲫鲤群体的形成及四倍体化在脊椎动物进化中的作用

对雌雄两性能育并形成群体的异源四倍体鲫鲤的染色体数目和组型,DNA含量,红细胞大小,生殖腺和配子,胚胎发育,形成机理,外形等方面进行了较全面描述。四倍体鲫鲤经过九代（F3-F11）的四倍体性的繁殖,已形成了一个数目庞大的遗传性状稳定的群体。该四倍体群体在染色体数目、生殖、外形特征等方面都与它们的原始父母本-二倍体湘江野鲤和红鲫有本质的差别。在遗传特性、稳定传代、生育隔离等方面,异源四倍体鲫鲤群体为形成一个新的四倍体新种奠定了基础。新的四倍体鱼群体的形成对脊椎动物的进化理论和它们在生产上的应用都具有重要的意义。     

诸葛菜(Orychophragmus violaceus)Toc33基因编码区的克隆及序列分析

以诸葛菜（Orychophragmus violaceus）新鲜嫩叶为材料提取总DNA，并以其为模板，根据已报道的拟南芥（Arabidopsis thaliana）Toc33基因的编码序列，设计一对PCR引物，扩增诸葛菜叶 本外膜蛋白转运器构件蛋白基因Toc33，得到两条扩增带，将这两条带分别割胶回收，与T载体连接转化E.coli，筛选重组子并测序，结果表明克隆到的这两个片段分别长1475bp，1573bp，通过同源性比较发现，它们之间的同源性达到88％，这两个片段与拟南芥Toc33基因有较高的同源性，分别命名为OvToc33-1,OvToc33-2。参考拟介Toc33外显子和氨基酸序列，分别确定了所克隆的两信诸葛菜Toc33基因片段的7个外显子和6个内含子，得到了诸葛菜Toc33基因的全编码区序列，并推导了其氨基酸序列，这两个DNA序列与拟南芥Toc33基因编码区的同源性分别高达91.8%和92.4%，说明这一蛋白是高度保守的。     

绵羊和山羊抑肌素基因的基因组结构和序列分析

提取文登奶山羊和多赛特绵羊的基因组DNA,依据绵羊、奶牛、猪的抑肌素基因外显子区序列同源性设计并合成PCR引物进行扩增,将所获得的DNA片段克隆进行序列测定.绵羊和山羊内含子I的序列同源性为98.2%,内含子II的序列同源性为98%.内含子II中的重复序列明显多于内含子I.DNA序列的聚类分析结果与生物进化过程吻合,说明内含子II的复杂程度高于内含子I,且进化保守性很强.所测定的序列已在GenBank登录.     

夏威夷椰子超氧化物歧化酶基因片段的克隆与序列分析

以热带植物夏威夷椰子(Chamae doreacostricana)基因组DNA为模板,根据SOD基因保守序列设计特异引物进行PCR扩增,得到特异基因片段.回收该基因片段,与pMD182T载体连接,并转化到感受态大肠杆菌ER2566细胞,获得Cu*Zn-SOD基因片段的克隆.序列分析表明夏威夷椰子Cu*Zn-SOD基因片段含3个外显子和3个内含子,编码64个氨基酸,与玉米、红薯和白杨相应氨基酸序列的同源性分别为82.81%,81.25%,81.25%和79.69%.     

几种鹤性别的分子生物学鉴定

以RAAV01和RAAV02两条随机核苷酸加聚体为引物,通过随机扩增片段多态DNA的方法,在白头鹤,白枕鹤,丹顶鹤等3种4对不同个体中,发现一条约300bp的雌性个性特异带,并应用这一方法成功地鉴别了未知性别的丹顶鹤个体,同时参照已知动物CHD基因序列的设计合成CHD基因引物,采用PCR方法在丹顶鹤雌性个体中扩增出一条206bp的片段,序列分析表明,该序列与已知其他鸟类CHD－W,CHD－Z基因的编码区和内含子区都有较高的同源性。     

雌核发育彭泽鲫子代及双亲组织同工酶的比较研究

采用7．5％(ω)聚丙烯酰胺垂直板电泳技术研究了丰产鲫及其母本彭泽鲫和父本尖鳍鲤的心、肝、肾、脑4种组织的苹果酸酶(ME)、超氧化物歧化酶(SOD)和酯酶(EST)同工酶表型以及血清蛋白表型．结果表明：丰产鲫的血清蛋白和3种组织同工酶的电泳图谱均与母本彭泽鲫相同而与父本尖鳍鲤显著不同．说明丰产鲫是彭泽鲫卵子在尖鳍鲤精子激发下的雌核发育后代,在血清蛋白和同工酶表型的水平上,异源父本对子代成体的表型无影响。     

新型三倍体鲫鱼—红鲫(♀)×四倍体鲫鲤(♂)

四倍体鲫鲤与二倍体红鲫交配形成了新型三倍体鲫鱼，该三倍体鲫鱼的体侧扁，近似纺锤形，体色为青灰色，无口须.它们的大部分可量比例性状和可数性状都介于父母本之间，并且一些可量比例性状超出亲本范围，体现出杂种特征.第一年养殖结果表明，把同规格三倍体鲫鱼和二倍体红鲫混养，三倍体鲫鱼生长速度比红鲫快11.11%.性腺观察结果表明三倍体鱼的性腺发育比普通二倍体鱼明显滞后，生殖细胞呈退化现象.与以前用四倍体鲫鲤和日本白鲫交配形成的三倍体湘云鲫相比，三倍体鲫鱼不但保持了生长速度快、不育的特点，而且表现出完全没有口须的鲫鱼类型的特征，这在细胞遗传和鱼类育种方面都具有重要意义.     

复合四倍体彭泽鲫胚胎发育的研究

分别用复合四倍体彭泽鲫的母本种彭泽鲫和父本种尖鳍鲤的精子与复合四倍体彭泽鲫的卵子授精,在Nikon体视显微镜下对它们的胚胎发育过程进行连续观察.描述了23个发育时期的主要形态特征,观察了不同水温条件对胚胎发育速率的影响,比较了复合四倍体彭泽鲫与异育彭泽鲫胚胎发育过程的异同.发现二者在受精卵的大小、受精后皮质颗粒、肌节对数、眼晶体形成时间、积温等方面都存在差异,复合四倍体彭泽鲫比异育彭泽鲫的胚胎发育历时要少.在上述研究的基础上,发现来自母本种和父本种的两种不同精子与复合四倍体彭泽鲫的卵子授精,得到的胚胎在发育过程中未表现出明显差异,暗示复合四倍体彭泽鲫的卵子在应答母本种和父本种精子时表现出相同的生殖方式,即雌核发育生殖方式.本研究的结果和结论与在人工复合四倍体异育银鲫中观察到的现象存在显著差异.     

野苋菜凝集素基因的克隆及抗蚜性

通过PCR从苋科植物野苋菜Amaranthus viridis L.基因组DNA中扩增出野苋菜凝集素的核基因片段AVA。序列分析结果表明该基因为1831 bp,含有一个922 bp的内含子和两个分别为212 bp和697 bp的外显子。采用反向PCR技术获得了该基因的编码区克隆。分别构建含有内含子和不含内含子的AVA基因植物表达载体pBI121AVA-GUS和pBI121AVAc-GUS,通过根癌农杆菌介导法转化烟草。PCR、GUS检测结果均表明AVA基因不仅已整合到烟草基因组DNA中,而且初步表明转基因烟草有AVA蛋白表达。抗蚜实验表明含内含子和无内含子的AVA基因在转基因烟草中的抗蚜能力不同,转AVA和AVAc烟草对蚜虫的抑制率分别为60.81%和50.63%,有的植株高达97%。实验结果表明所克隆的AVA基因是具有抗蚜能力的苋菜凝集素基因家族中的新成员。     

草鱼原肌球蛋白基因的克隆及其组织表达

为揭示原肌球蛋白基因在草鱼肌肉中的作用,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得了草鱼原肌球蛋白基因c DNA,并对该基因在普通草鱼和脆肉鲩不同组织中的表达情况进行研究分析。结果表明原肌球蛋白基因c DNA全长序列为1 705 bp,包含387 bp的5′UTR序列,1 307 bp的3′UTR序列和855 bp开放阅读框(ORF)。其ORF编码284个氨基酸。系统进化分析表明普通草鱼与斑马鱼、墨西哥脂鲤的原肌球蛋白基因核苷酸同源性分别是93%和87%,氨基酸同源性分别是96%和93%。在聚类上普通草鱼原肌球蛋白基因与其他鲤科鱼类同源性较高,表明亲缘关系最近,与传统分类相一致。Real time-PCR结果表明原肌球蛋白基因在所检测的普通草鱼和脆肉鲩7个组织中均有表达,原肌球蛋白基因在普通草鱼腹肌中表达最高,其次为前肠。原肌球蛋白基因在脆肉鲩腹肌中的表达低于普通草鱼,而脆肉鲩中肌肉、肝脏、肾脏、前肠、后肠中原肌球蛋白基因表达量大于普通草鱼相对应组织,但差异不显著。