细菌人工染色体文库及其应用

细菌人工染色体是１９９２年以来发展起来的一种新型克隆载体，用于构建人、动物、植物核基因组ＤＮＡ大片段插入文库。细菌人工染色体在文库构建中具有转化效率高、构建文库简单、嵌合体少、插入片段容易回收、在寄主细胞中插入片段稳定性好、插入片段较大等优点。细菌人工染色体文库的构建对于基因组较大的真核生物基因组学研究具有重要作用，该文库可用于真核生物重要性状基因及全基因组的物理作图、重要农艺性状基因的图位克隆、基因结构及功能分析等研究。本文主要综述了细菌人工染色体文库的构建及其在图位克隆基因、荧光原位杂交、全基因组物理作图等研究中的应用进展。

人工染色体研究进展

细菌人工染色体（ＢＡＣｓ）、噬菌体Ｐ１衍生的人工染色体（ＢＡＣｓ）和酵母人工染色体（ＹＡＣｓ）是近年发展起来的ＤＮＡ克隆新技术。着重介绍了ＹＡＣｓ作为转移大分子外源ＤＮＡ的载体，在生物基因组分析，基因的结构与功能、表达与调控、定位与分离以及遗传病的基固治疗等研究领域的应用。比较了ＢＡＣｓ、ＰＡＣｓ和ＹＡＣｓ的主要特点。对哺乳动物人工染色体的研究情况也作了简要介绍。

人工染色体研究进展

人工染色体是人工构建的含有天然染色体基本功能单位的载体系统总称。人工染色体是非常优良的载体,具有超大的接受外源片段能力。由于不用整合到宿主基因组中,因此不会引起宿主基因的插入失活,及抑制转基因表达的位置效应。人工染色体已经从最初的酵母人工染色体(Yeast artificial chromosome,YAC)发展到细菌人工染色体(Bacterial artificial chromosome,BAC),再扩展到人类人工染色体(Human artificial chromosome,HAC)和植物人工染色体(Plant artificial chromosome,PAC)。文章就这4种人工染色体,尤其是植物人工染色体的研究进展和应用局限进行综述。目前,YAC和BAC已经广泛应用于基因组图谱制作、序列测定和基因克隆;HAC和PAC在基因治疗、外源医用蛋白的生产、新型优质高产高抗转基因作物构建中显现出广阔的应用前景。随着合成生物学的高速发展,美国科学家报道合成了一个"人造生命"。但是,和人工染色体一样,所谓的"人造生命",都是应用最新的基因工程技术,将不同的生命基础元件拼接组装而成,脱离了细胞环境并不能够自由存在。

小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系可转化人工染色体(TAC)文库的构建

可转化人工染色体 (Transformation competentArtificialChromosome ,TAC)是具有克隆和转移大片段基因能力的新型载体 ,是植物基因克隆和转化的有效工具。为了克隆小麦抗白粉病基因和其它基因 ,本研究用TAC载体 pYLTAC17构建了带有抗白粉病基因Pm2 1的小麦 簇毛麦 6VS/6AL易位系的基因组DNA文库。该文库包含2 10万个克隆 ,平均插入片段 35kb ,库容相当于普通小麦基因组的 4 9倍。本文库以约 10 0 0个克隆组成 1个混合池的方式保存在 2 2块 96孔平板 ,可用PCR方法进行文库的筛选。

棉花细菌人工染色体文库构建的方法优化

以我国抗病、优质、丰产的棉花优良品种中棉所12号为材料,对棉花细菌人工染色体(BAC)文库构建过程中的一些关键技术,如plug的制备、DNA的部分消化、酶切片段的选择、插入片段与载体的摩尔比值、连接产物的浓缩等进行了研究,建立了构建棉花BAC文库的适宜方法体系。依照该方法初步构建了含有38000个克隆的棉花BAC文库。经检测,插入片段平均大小约为120kb,蓝斑率小于0.5%,空载率小于1%。插入片段与载体的最适摩尔比为1∶15,一次转化可以获得约2000个克隆,cfu·μl 1高达4。该方法为进一步构建中棉所12号多倍基因组的BAC文库、从而进行棉花基因组有关研究奠定了基础。

关于细菌人工染色体(BAC)文库载体DNA制备的研究

细菌人工染色体 (BAC)文库在基因组研究中起着关键作用。构建BAC文库的一个关键步骤就是BAC载体DNA的制备。制备高质量的BAC载体DNA受到包括酶切、脱磷等诸多因素的影响。以BAC载体pECBAC1为材料 ,分别采用限制性内切酶BamHⅠ和HK脱磷酶对其进行酶切和脱磷 ,并结合凝胶回收纯化技术 ,制备了可用于进一步构建BAC文库的线性载体DNA。并在此基础上 ,确定了制备BAC载体DNA的适宜条件 ,其中包括确定适宜限制内切酶用量及酶切时间 ,脱磷酶种类及浓度和凝胶回收纯化线性载体DNA等关键步骤。

籼稻品种H359基因组可转化人工染色体(TAC)文库的构建

构建能够通过农杆菌介导转化植物的人工染色体文库可以加快突变基因的精细定位和克隆的速度。为了克隆水稻突变基因的需要 ,我们利用pYLTAC7载体构建了籼稻品种H35 9基因组的TAC文库。该文库包含 4 10 88个克隆 ,保存在 10 7块 384孔板中。插入片段大小在 5 0 - 10 0kb之间 ,平均插入大小为77kb ,推测该库覆盖水稻基因组接近 7 4倍。

细菌人工染色体(BAC)及其分析和修饰方法简介

细菌人工染色体是一种新发展起来的DNA载体系统 ,它具有容量大、遗传特性稳定、易于操作等优点 .在基因文库构建和基因功能分析等方面有广泛的应用 .综述了近年来发展起来的对BAC进行分析和修饰的一些方法 .

棉花细菌人工染色体的荧光原位杂交(BAC-FISH)技术

细菌人工染色体荧光原位杂交(BAC-FISH)技术是植物染色体识别、物理作图等分子细胞遗传学研究的重要工具,但对于某些物种尤其是多倍体植物,由于大量重复序列的存在等问题,使得该技术应用受到很大的限制.通过选择棉花分子遗传图中高重组区的微卫星位点(simple sequence repeats,SSR)标记的策略,筛选到不含或含有少量重复序列的细菌人工染色体(BAC)克隆,同时,在通用FISH技术程序基础上,通过改进发根、变性、洗脱条件等步骤,构建出适合于棉花的BAC-FISH技术,简化了操作流程的同时,获得稳定的杂交结果及较高的检出率;并通过将一随机获得的BAC进行染色体的物理定位,进一步引入双探针、双色及重复杂交技术,显示了该技术的成熟与良好的应用前景和价值.

用同源重组法修饰含人α类珠蛋白基因簇的细菌人工染色体

采用RecA蛋白介导的同源重组的方法 ,对本实验室筛选出的包含完整人α 类珠蛋白基因簇的细菌人工染色体 (BAC)DNA进行删除修饰。首先采用PCR的方法 ,分别在预删除的HS - 40增强子区域的上游和下游克隆长度约为 5 0 0bp的两段同源序列 ,并一起克隆到构建载体 pBV的XbaI和HindIII位点上 ,SalI酶切后回收 1kb左右的片段并克隆到温度敏感的穿梭质粒 pSV -RecA中 ,转化带有人α 类珠蛋白基因簇的BACDNA的感受态大肠杆菌DH10B ,经氯霉素正筛选和镰孢菌酸的负筛选 ,获得发生两次同源重组后只含BACDNA而穿梭载体已丢失的菌株 ,经Southern杂交鉴定 ,获得了HS - 40被定位删除的BAC突变体克隆。

猪源伪狂犬病病毒变异株AH02LA株细菌人工染色体的构建与鉴定

为构建猪源伪狂犬病病毒(PRV)变异株AH02LA的细菌人工染色体(BAC),本研究将转移载体pHA2-pUC19-H1-H2的DNA与PRV AH02LA株基因组DNA共转染鸡胚成纤维细胞(CEF)进行同源重组,利用转移载体中的GFP为筛选标记,获得携带GFP基因的gE/gI基因缺失突变株PRV-AH02LA(gE-/gI-)-pHA2。提取纯化的该重组病毒DNA转化E.coli DH10B,对获得的阳性克隆命名为BAC^(PRV-G)。提取BAC^(PRV-G)的DNA,将含gE、gI和其上下游同源片段的DNA与BAC^(PRV-G)的DNA共转染CEF,获得gE、gZ基因恢复的病毒命名为PRVAH02LA^(Rec)。比较亲本株PRV AH02LA、基因缺失株和恢复株的生长动力学,结果表明,恢复株的生长特性与亲本株无显著差异。本研究成功构建了PRV变异株AH02LA的BAC,并证实其为全基因组的感染性克隆,为PRV变异株的致病机理研究和新型疫苗研制提供了重要的平台。

鸡马立克氏病病毒814株细菌人工染色体的构建

为构建全基因组鸡马立克氏病病毒814株感染性细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome,BAC),首先通过构建表达Eco-gpt(xanthine-guanine phosphoribosyl transferase,XGPRT,gpt)的哺乳动物细胞基因转移遗传选择标记(1-3 kb)和带有细菌人工染色体的基本功能基因序列的鸡马立克氏病病毒重组病毒转移载体pUAB-gpt-BAC11,将重组病毒转移载体与鸡马立克氏病病毒细胞总DNA共转染鸡胚成纤维细胞,在选择培养基中经过8轮加压筛选,获得并纯化重组病毒;将重组病毒细胞总DNA电转化大肠杆菌,筛选共获得38个BAC分子克隆化病毒,提取BAC-DNA转染鸡胚成纤维细胞以拯救重组病毒。结果表明,MDV-BAC2 DNA再次启动病毒感染,拯救了重组鸡马立克氏病病毒。成功构建了鸡马立克氏病病毒814株基因组全长感染性细菌人工染色体,为方便利用现代RED/ET基因重组系统对病毒进行反向遗传操作提供了技术平台;同时为研究鸡马立克氏病病毒的基因功能和开发新型马立克氏病疫苗奠定了基础。

稻瘟病菌细菌人工染色体(BAC)基因组文库的构建

稻瘟病菌是一种重要的植物病原菌 ,同时又是研究植物和病原物之间相互关系的一个重要试验系统。实验通过采用 95 - 2 3- 4a稻瘟病菌株经提取纯化得到该稻瘟病菌的细胞核基因组总DNA ,用限制性内切酶部分酶解后 ,与经末端去磷酸化处理过的pCUGIBAC1质粒载体按一定摩尔比例相互连接 ,通过转化E .coliDH10B感受态细胞进而通过蓝白斑筛选挑取白色克隆从而构建了 95 - 2 3- 4a稻瘟病菌株的细菌人工染色体 (BAC)基因组文库。通过进行酶切检测及Southern杂交分析后确定所构建的BAC文库平均插入片段 2 9.1kb ,该文库覆盖 7.4倍基因组 。

细菌人工染色体荧光原位杂交技术的应用

目前,覆盖人类、植物、畜禽、微生物等100多种物种全基因组的细菌人工染色体文库在不同时间、不同群体中相继产生,为物种基因资源的保存、基因组学和后基因组学的研究提供了可靠的材料。细菌人工染色体与荧光原位杂交技术的结合能够将物种的大片段基因组DNA杂交在染色体上,确定基因或标记物在染色体上的物理位置,从而成为细胞和分子生物学领域中必不可少的工具。论文对细菌人工染色体荧光原位杂交技术在染色体结构与核型分析、疾病与肿瘤病原学研究、基因和标记物的定位与细胞遗传图谱绘制、基因组比较作图及物种进化中的应用和发展进行了综述。

火鸡疱疹病毒细菌人工染色体的构建

火鸡疱疹病毒(HVT)为一种α疱疹病毒,因其与马立克氏病病毒(MDV)抗原相关性而被广泛用作预防马立克氏病(MD)的活疫苗。【目的】本研究的目的是构建HVT全基因组感染性细菌人工染色体(BAC)。【方法】利用Eco-gpt(黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶)基因和BAC载体pBeloBAC11的基本功能序列,构建重组病毒转移载体pGAB-gpt-BAC11。通过将pGAB-gpt-BAC11与HVT感染细胞总DNA共转染原代鸡胚成纤维细胞(CEF),待出现病毒噬斑后,利用霉酚酸(MPA)阻断核酸代谢途径,经过筛选获得纯化的重组病毒purified-rHVT。提取purified-rHVT感染细胞总DNA电转化大肠杆菌DH10B感受态细胞,在氯霉素抗性平板上筛选阳性克隆,并用酶切和PCR方法对其进行鉴定。随机选取BAC克隆提取BACDNA转染次代CEF,完成HVT重组病毒的拯救。【结果】经过6轮筛选后获得纯化的重组病毒,并筛选到25个BAC分子克隆化病毒。其中BAC6、BAC8和BAC10再次启动病毒感染,产生与野生型HVT感染CEF相似的病毒噬斑形态,说明已经获得拯救出的HVT重组病毒。【结论】本研究构建了HVT全基因组感染性细菌人工染色体,建立了HVT反向遗传操作技术平台。

云南药用野生稻核基因组细菌人工染色体(BAC)文库的构建与分析

通过云南药用野生稻核基因组BAC文库的构建,保存处于濒危状态的云南药用野生稻遗传资源。该文库包含27500个克隆,随机挑取80个克隆检测,插入片段平均大小为80kb,文库容量相当于水稻基因组大小的5.1倍。

高产优质抗病棉花品种中棉所12号细菌人工染色体(BAC)文库构建

中棉所12号是我国自育的高产、优质、抗枯萎病、耐黄萎病棉花品种,其重要创新是使抗性和产量、品质得到结合改良和提高。本研究以plndigoBAC-5为载体,对中棉所12号进行了细菌人工染色体(BAC)文库构建。初步建立的文库含有38800个克隆,覆盖2倍基因组。对文库中132个重组克隆的分析表明:插入片段为50～150kb,平均大小为120kb;大于100kb的克隆占87 7%,大于110kb的克隆占56%;空载率小于1%。该文库的构建为深入开展棉花基因组有关研究奠定了基础。

马立克氏病病毒meq基因缺失株细菌人工染色体序列自我敲除的分子鉴定

本试验旨在对缺失meq基因的马立克氏病病毒（MDV）感染性克隆基因组中细菌人工染色体（BAC）序列的自我敲除进行分子鉴定。将含有表达cre重组酶真核表达盒的SC9—1重组质粒通过转染鸡胚成纤维细胞（CEF）拯救SC9—1重组病毒。将SC9—1重组病毒在CEF细胞上进行连续传代培养，利用病毒表达的cre重组酶在传代过程中逐步敲除病毒的BAC序列。分别提取1～10代不同代次SC9—1重组病毒的DNA作为模板，利用BAC序列特异性引物对病毒基因组中的BAC进行PCR检测。利用针对BAC序列gpt基因的特异性检测引物，以MDV保守基因pp38作为内参，对不同代次病毒基因组中BAc序列进行荧光定量PCR的检测。利用PCR扩增SC9—1病毒敲除BAC序列后基因组中残留loxp位点两端序列，通过测序分析进一步验证BAC序列的敲除。利用BAC序列特异性引物对不同代次病毒基因组中BAC序列的检测结果显示，1～5代病毒DNA均能扩增出600bp的特异性目的条带，证实病毒的基因组中含有BAC序列。6～10代病毒DNA均不能扩增出特异性目的条带，证实病毒基因组中没有BAC序列。荧光定量PCR结果显示，病毒基因组中的BAC序列随着病毒的传代逐渐减少，直至第6代已经完全检测不到BAC序列。在病毒BAC序列敲除的过程中，对每代病毒BAC序列敲除后残留loxp位点序列进行PCR测序鉴定，结果显示BAC序列敲除后基因组中仅留下一个loxp位点，序列同源性均在99．7％以上。结果表明，利用cre／loxp系统将病毒在CEF细胞上连续6代传代培养可将MDVmeq基因缺失株SC9—1的BAC序列完全敲除掉，且同源重组酶敲除BAC序列具有高度一致性。

八肋游仆虫含绿色荧光蛋白基因的大核人工染色体的构建

为研究八肋游仆虫(Euplotes octocarinatus)相关基因的功能,构建了八肋游仆虫大核人工染色体(macronuclear artificial chromosome ofE.octocarinatus,EoMAC-G),其两端为克隆自八肋游仆虫大核β2-微管蛋白基因的5′和3′非编码区和两侧的端粒序列,中间为多克隆位点和密码子优化后的增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescence protein,EGFP-Eo)报道基因.用脂质体转染方法将携带有EoMAC-G的pBTub-Tel载体转入八肋游仆虫大核,分析EGFP-Eo基因在八肋游仆虫细胞中的表达.荧光显微镜观察发现,EGFP-Eo产生的荧光均匀分布于八肋游仆虫细胞质中.在细胞进行有丝分裂的情况下,荧光可持续20 d以上.相比pEGFP-N1质粒转化的游仆虫,人工染色体中的EGFP-Eo基因表达的荧光亮度强、稳定且持续时间长.Western杂交分析进一步证实,外源EGFP-Eo基因在细胞中过量表达.通过细菌喂食法进行纤毛虫RNA干扰实验,抑制了外源EGFP-Eo基因在八肋游仆虫细胞中的表达.利用构建的人工染色体不仅可以在八肋游仆虫细胞内表达外源基因,对目的蛋白质进行活细胞实时动态的定位分析,还可通过RNA干扰的方法调控外源基因在纤毛虫细胞中的表达,便于进一步分析目的蛋白质的功能.