基于定向突变的自适应并行免疫算法

针对克隆选择算法收敛速度较慢的问题,对算法策略进行研究,提出了一种基于定向突变的自适应并行免疫算法(APIA)。该算法采用自适应并行搜索策略,在记忆库中引入定向突变算子,增强算法的局部定向搜索能力,并改善算法早熟的问题。同时算法还改进了超变异算子,以提高其运行效率。仿真实验结果表明:该算法比克隆选择算法和传统的遗传算法有更好的寻优能力,有效地提高了收敛速度,缩短了搜索时间。

定向突变谷氨酸脱羧酶及其生物合成γ-氨基丁酸的研究

γ-氨基丁酸(GABA)是一种天然存在的非蛋白质氨基酸,它由谷氨酸脱羧酶催化谷氨酸脱羧生成,作为抑制性神经递质具有广泛的应用。天然的谷氨酸脱羧酶只在酸性环境时有活性,这与菌体的生长环境不一致,不利于一步发酵法生产GABA。针对该问题,对来自大肠杆菌AS1.505的谷氨酸脱羧酶(Gad B)进行定向突变,构建了3个表达载体p ET28a(+)-Gad B、p ET28a(+)-Gad Bm1和p ET28a(+)-Gad Bm2,研究了3株重组菌生物转化谷氨酸合成GABA的情况。结果显示,在中性缓冲液中转化72 h,DE3(p ET28a(+)-Gad Bm1)和DE3(p ET28a(+)-Gad Bm2)转化合成GABA分别是对照菌DE3(p ET28a(+)-Gad B)的3.2和4.6倍。在M9培养基中培养72 h,DE3(p ET28a(+)-Gad Bm1)和DE3(p ET28a(+)-Gad Bm2)分别合成4.32 g/L和4.65 g/L GABA,比对照菌分别提高了1.17和1.34倍。实验结果证明,定向突变的Gad B能在中性p H条件下有效催化谷氨酸脱羧合成GABA。

定向诱导基因组局部突变技术研究及应用进展

定向诱导基因组局部突变(TILLING)技术是反向遗传学中研究功能基因的一种全新的方法。TILLING技术借助高通量检测手段,快速有效地从突变群体中鉴定出点突变。系统介绍了TILLING技术的基本原理和技术路线,同时总结了TILLING技术本身有待解决的一些问题。

德国小蠊致敏原Bla g 2的Glu 233突变的分子对接研究

为探讨Bla g 2的E233A突变对抗原抗体相互作用的影响,从RCSB数据库下载德国小蠊致敏原Bla g 2野生型及其单克隆抗体4C3的NMR结构,运用Swiss PDB Viewer将Bla g 2野生型(E233-93Q)构建为突变型(E233A-93Q)三维结构;并将Bla g 2野生型和突变型分别与其单克隆抗体4C3进行分子动力学模拟和蛋白-蛋白对接.结果表明:突变体E233A与单克隆抗体4C3结合能力下降,进而增加了与Ig E的结合力,可能加重过敏反应的发生.

VD_3羟基化酶的定向研究进展

维生素D3羟基化酶(Vdh)作为细胞色素酶P450s(CYP)蛋白家族成员,催化VD3形成有生物活性的1α,25(OH)2VD3。但是,由于VD3并不是Vdh的天然底物,Vdh羟基化活性较低。采用定向构建Vdh重组质粒的方法对Vdh催化活性位点给予优化,从而提高其羟基化能力。就目前对Vdh的结构特性和定向研究进行综述。

一种用于水稻点突变检测的PCR引物设计方法

介绍了一种用于水稻点突变检测的PCR引物设计方法。利用该方法根据12个候选基因序列设计了12对引物,其中10对引物可以正常工作,能从基因组中扩增出特异性条带,合格率为83%,并且成功地在突变体中检测到点突变。这一方法不仅可以用于水稻,也可以用于其他动植物。同时,对引物设计过程中常见问题进行了讨论并给出了解决办法。

突变原因的实验分析

分析了S.E.Luria的波动实验、J.Lederberg的影印平板培养法在证明"突变是自发的"这一结论中的作用,简述了J.Cairns"定向突变"的观点。

凝乳酶蛋白质工程的研究

由于微生物凝乳酶过多的非专一性水解和热稳定性高导致干酪产量降低和成熟中出现苦味。应用重组技术和蛋白质工程技术,使酶的一级结构发生可选择的和系统的变化,得到的蛋白质便具有所期望的功能特性。应用蛋白质工程对酶改性涉及到改变亚基结构和更换残基,改变酶的动力学参数和热稳定性,改变底物特异性以及最适pH等。

鱼腥藻PCC7120基因组中一个影响异形胞发育和图式形成的新区域

以Tn5 10 87b诱变鱼腥藻PCC712 0 ,筛选不能利用氮气生长、异形胞图式发生变化的突变株。突变株 # 180 1经缺氮诱导 2 4h后无异形胞形成 ,48h后沿藻丝形成少量成熟异形胞 ,占藻细胞总数比例为 2 .8% ,其异形胞发育速度和形成频率均与野生型有显著区别。以ClaⅠ酶切该突变株总DNA、自环化后以电泳冲法转化大肠杆菌 ,回收带有插入位点两侧DNA片段的转座子Tn5 10 87b。经测序确定转座子位于未知功能基因alr0 0 99第 14 8和 14 9碱基之间。为证明突变性状确由alr0 0 99内的插入突变引起而不是由于其他二次突变 ,通过同源双交换将含新霉素抗性基因的C .K2片段定向插入基因组中alr0 0 99的EcoRV位点 ,获得重构的鱼腥藻突变株DR2 14 ,其表型与原突变株 # 180 1相同。以上结果表明alr0 0 99或其下游基因是鱼腥藻PCC712 0基因组中与异形胞发育和图式形成相关的一个新区域。

是否要重新评价拉马克

定向突变是获得性遗传的基础,自从Luria和DeIbruck的波动试验否决了定向突变后,拉马克学说遭到摈弃.但Cairns认为,波动试验只是证实了随机突变——选择留存机制,并不能否定有定向突变存在.随后,已有大量实验证实,生物在进化过程中并不总是被动地承受选择,有时也会主动地改变自己的遗传结构以适应环境.如果确有这种情况,那么,对拉马克我们就应换一种角度观察了.

球孢白僵菌基因组密码子使用模式及其影响因素分析

球孢白僵菌Beauveria bassiana是一类成功用于全球生物防治的重要病原真菌,这是由于其宿主范围广及毒力多样化特性决定的.利用球孢白僵菌已公布全基因组数据,开展密码子使用偏好分析,以理解其基因组特征和宿主适应性.尽管通过密码子指数CAI,CBI,ENc的计算,认为球孢白僵菌密码子使用偏性较弱.但根据RSCU值鉴定最优密码子,发现球孢白僵菌基因组强烈偏好使用第三位碱基G/C的密码子,尤其是C结尾的密码子.对密码子第三位碱基进行PR2分析,发现球孢白僵菌密码子偏好性还表现在倾向于使用嘧啶结尾密码子,即U使用频率高于A,C使用频率高于G.该偏好模式通过相关性分析,认为核苷酸组成是影响球孢白僵菌密码子偏好性的一个重要因素.而ENc图和对应分析则表明除核苷酸组成外,球孢白僵菌密码子使用偏好还受到基因功能及其他多种因素的影响.中性绘图分析认为,球孢白僵菌密码子使用偏好受到外界选择下的定向突变压力作用,并推测该选择来自于其宿主.而该定向突变压力也是加快球孢白僵菌自身基因组进化和毒力多样化的一种动力,使其能适应在700多种昆虫宿主中寄生.

基于遗传算法的TSP问题优化方法

针对传统遗传算法在巡回商旅问题优化计算中存在的弊端——收敛速度慢,迭代次数多。在传统遗传算法基础上,设计出一种加入人工选择和定向突变的优化改进算法。该优化算法通过人工方法保存具有有利变异个体和淘汰具有不利变异个体,有利变异个体进行杂交和变异,从而提高遗传算法的收敛速度,减少遗传算法的迭代次数。同时针对遗传算法易陷入局部最优解的情况,在优化算法中引入自适应参数算法,针对遗传算法的不同阶段,实现杂交概率和变异概率的自适应调节,防止算法陷入局部最优解。最后,采用国际标准的TSP测试集(TSPLIB)对优化算法的优良性进行验证,实验表明,对比其他算法,该优化算法在TSP最优解的质量上提高10%左右。

琼脂糖凝胶电泳在水稻EcoTILLING技术中的应用

为构建低成本的基于琼脂糖凝胶电泳的EcoTILLING技术体系,用于水稻及其他生物自然群体变异的检测,对基于琼脂糖凝胶的EcoTILLING技术进行了优化。结果表明,从芹菜中提取的CELⅠ核酸酶粗提物结合琼脂糖凝胶电泳检测技术,可以成功地检测到目的基因位点的突变。利用该技术,在云南地方水稻品种大吊糯中检测到2个SNPs。

TILLING在水稻育种中的应用前景

TILLING(Targeting Induced Local Lesions in Genomes)是功能基因组研究中应用的一种反向遗传学技术。它能高通量、低成本地在EMS诱变群体中鉴定出发生在特定基因上的点突变。在其基础上发展出的EcoTILLING技术可发现种质资源中的SNP位点及小插入或缺失多态性位点。水稻是非常重要的粮食作物,也是已经完成了全基因组序列测定,有丰富的生物信息学资源可以利用的基因组研究模式植物。水稻的分子标记辅助育种将在育种中扮演越来越重要的角色。在这样的背景下,从基于特定基因的种质资源鉴定、EMS诱变育种、及水稻功能标记开发等方面论述了TILLING在水稻育种中的应用前景。

离子通道结构-功能关系概述

简要介绍了几类已知的离子通道，如电压门控性通道、环核苷酸门控性通道、配体门控性通道、内向整流器钾通道及囊性纤维变性氯通道等类型。结构-功能研究也获得了有关离子通道理论上的新认识：独立的区域担负不同的功能；某些通道的激活和失活闸门在结构与功能上具有共同点。目前常用的致突变和通道表达技术有一定的局限性。最后突出了悬而未决的问题，指出了未来的研究方向。

融合多策略的改进秃鹰搜索算法

针对秃鹰搜索算法(BES)存在全局搜索性能与局部开发能力不协调、易陷入局部最优等缺陷,提出一种融合多策略的改进秃鹰搜索算法(IBES).采用凸型自适应控制因子使算法在迭代寻优过程中可根据搜索进程动态调整位置更新方程以修正模型,实现自适应寻优,有效平衡算法的全局搜索性能和局部开发能力;引入折射反向学习机制可对问题当前解在其解空间内进行折射反向学习找到与之对应的折射反向解,增加寻到最优解的概率,提升算法求解精度和收敛速度;同时,利用定向重组与诱导突变策略实现种群个体多维信息的重组和突变,提升个体质量和种群多样性,增加算法跳出局部最优的机率,提高搜索精度.以最优值、平均值、标准差和平均收敛代数作为算法性能的评价指标,对10个不同基准测试函数进行数值仿真实验,实验结果验证了所提改进方法的有效性及IBES算法的优越性.此外,经IBES算法优化后的PID神经网络控制器响应速度快、超调量小、调节时间短,进一步验证了算法的实用性.

基于高分辨率熔解曲线技术的水稻伽玛射线诱发突变的TILLIN体系（英文）

目的:建立适用于筛选伽马射线诱发突变的、基于高分辨率熔解曲线(high-resolution melting,HRM)技术的高通量定向诱导基因组局部突变技术(Targeting Induced Local Lesions IN Genomes,TILLING)体系。创新点:建立起了基于HRM技术、适用于伽玛射线诱发的小片段插入/缺失突变的高通量TILLING体系(HRM-TILLING)。方法:通过不同野生型/突变型比例混池DNA的HRM分析,确定HRM检测不同类型插入/缺失突变的能力,确定M2植株突变检测的适宜混池比例,并用一个伽玛诱变M2群体(n=4560)筛选Os LCT1和SPDT两个基因的突变体,确定实际效果。结论:以4株M2植株混样,采用HRM可以有效检出突变。建立的基于HRM的TILLING体系适用于伽玛射线诱发突变的高通量筛选。

TILLING技术的最新进展及其在辐射诱变育种中的应用前景

定向诱导基因组局部突变技术(Targeting Induced Local Lesions IN Genomes,简称TILLINC)是一种全新的、高通量和低成本反向遗传学研究方法。近年来,随着突变筛选技术的革新,TILLING技术平台日趋多元化,使得TILLING技术的操作更为简单、快速,并广泛应用于作物育种研究领域。简要介绍了TILLING技术平台的最新发展动态,并初步探讨了将辐射诱变处理与TILLING高通量筛选相结合在诱变育种中的应用前景。

小麦抗病关键生物技术研究获突破

中科院遗传与发育生物学所高彩霞课题组和微生物研究所邱金龙课题组紧密合作,利用最新的基因组编辑技术,首次在六倍体小麦中对MLO基因的三个拷贝同时进行了突变,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦材料。该研究利用TALEN和CRISPR/Cas9基因组编辑技术实现了对小麦MLO基因的定向突变,且诱导的突变在小麦里可以稳定遗传到后代,并符合孟德尔遗传规律。