一种基于线粒体分离纯化技术的新型线粒体DNA深度测序方法

目的 开发并评估一种基于线粒体分离纯化技术的线粒体DNA(mtDNA)深度测序方法。方法 探索从细胞中分离mtDNA的最适条件;基于该方法对外周血单个核细胞(PBMC)样本进行mtDNA深度测序,通过测序片段(reads)中mtDNA reads占比评估测序文库中mtDNA的纯度,通过Sanger测序验证该方法所检出的mtDNA变异的准确性。结果 采用含低浓度NP40和不含Tween-20的裂解液裂解细胞获得的mtDNA纯度高,几乎不含细胞核基因组。在6例PBMC样本中应用该方法检测结果显示,mtDNA reads占比为87.8%~92.8%,且检测出多个mtDNA变异。对其中1个异质性变异和3个同质性变异进行Sanger测序验证,二者结果相一致。结论 本研究开发的基于线粒体分离纯化技术的mtDNA深度测序方法可应用于PBMC样本,能准确且灵敏地检出线粒体基因组的同质性和异质性变异。

水生生物环境DNA监测技术的发展、应用与标准化

水生态系统是保障国家生态安全的重要基础。水生生物在水生态系统中扮演着核心角色,是研究水体演变的重要依据,是维护水生态健康的关键。传统水生生物调查和监测通常采用形态学方法,但其存在专业知识要求高、难以标准化和自动化及费时耗力等缺陷。环境DNA(Environmental DNA,简称eDNA)技术是一种通过监测环境中存在的DNA片段来识别特定生物物种的方法,可以实现基于水体中DNA分子进行水生生物的鉴定和监测,为水生生物的常态化监测提供了一个准确、便捷、可标准化和自动化实施的方案。文章介绍了eDNA技术的基本原理,总结回顾了eDNA技术从萌芽到广泛科研应用的发展历史和过程,介绍了基于eDNA的宏条形码和宏基因组等各类水生生物鉴定监测技术;阐述了eDNA技术在保护种、入侵种及生物类群监测和水生态评估等各领域的应用;分析了eDNA技术当前面临的物种参考序列数据库不完善等各类挑战;提出了通过优化完善数据库、样品采集方法、评价指标和参数、样品保藏、数据分析和存储等来推动eDNA技术标准化和自动化,以解决当前面临的挑战。同时,基于eDNA技术当前的发展阶段,提出了在我国水体结合专业形态分类鉴定开展水生生物eDNA技术标准化监测的实施建议。

一种新型线粒体DNA深度测序方法的准确性评估

目的 与基于长片段PCR(lrPCR)的传统mtDNA测序方法比较,评估本课题组前期研究开发的一种新型非PCR依赖的mtDNA深度测序方法的可靠性。方法 同时采用新方法和传统方法对10例产前筛查孕妇外周血样本进行平行试验,对比两种方法所得结果,结合人群数据库(MitoMAP和mtDB)信息,评估新方法的准确性。结果 10例样本中共检出380个变异,其中351个变异同时被两种方法检出,29个变异仅被单一方法检出。对29个不一致变异中出现于2个或2个以上样本的8个变异进一步分析发现,2个仅被新方法重复检出的变异在人群数据库中存在记录;而6个仅传统方法重复检出的变异在人群数据库中未见记录。结论 与传统基于lrPCR的mtDNA测序方法相比,新方法针对同质性变异及高异质度变异的检测能力相当,而针对低异质度变异检测时具有更高的准确性。

郏县红牛线粒体全基因组测序及结构特征分析

郏县红牛是我国八大优良黄牛品种之一,是当地一个役肉兼用的优良品种。利用高通量测序技术对郏县红牛全线粒体基因组进行测序,并对其特征进行分析。结果显示:郏县红牛全线粒体基因组全长16 339 bp,共注释到37个基因(包含13个蛋白编码基因、22个tRNA、2个rRNA)和一个控制区域(D-loop),无内含子区域,但有重叠基因,A+T含量为60.6%,存在明显的AT偏向性。基因组序列中共存在13个基因间隔区域,最长为16 bp,位于NADH5与NADH6之间;同时存在4个基因重叠,最长为33 bp,位于tRNA-Gln与tRNA-Met之间。其中9个基因位于轻链,26个基因位于重链。郏县红牛线粒体基因组序列的解析有助于丰富其线粒体基因组资源,同时为郏县红牛的种质资源保护和遗传育种提供重要的基础。

6个线粒体DNASNP的微测序技术检测及群体遗传学研究

目的:应用SNa Pshot技术建立一个检测6个线粒体DNA(mitochondrial DNA,mt DNA)单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)的复合检测系统,并利用其对四川地区140名汉族无血缘关系个体进行群体遗传学研究。方法:选择mt DNA上709、6455、10398、12705、14569和15043等6个SNP位点进行复合扩增,利用荧光标记单碱基延伸技术(SNa Pshot kit)结合毛细管电泳技术对SNP进行检测。结果:6个SNP位点均具有遗传多态性,在140名个体中检测到12种单体型,单体型多样性为0.763 8。结论:该复合检测系统能快速而准确的对样本进行分型,在法医学实践中具有应用价值。

基于二代测序技术的浙江畲族线粒体DNA多态性

目的研究线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)全基因组在浙江畲族的遗传多态性,探究畲族的母系遗传结构。方法对浙江畲族231名无关个体进行mtDNA全基因组测序,统计变异位点信息及单倍型多样性(haplotype diversity,HD)、个体识别率(discrimination power,DP)、随机匹配概率(random match probabilities,RMP)等群体遗传学参数。对浙江畲族样本mtDNA进行单倍群划分,并与中国其他9个群体进行母系遗传关系比较。结果在231例浙江畲族样本中共检测到8507个变异位点(702种),可划分为94个单倍群。HD、DP和RMP分别为0.9986、0.9942和0.0058。浙江畲族与南方汉族群体之间的遗传分化程度最小(Fst=0.00689),主成分分析及中介网络分析表明浙江畲族虽与广西瑶族、云南傣族、南方汉族遗传距离较近,但亦具有相对独特的遗传特征。结论mtDNA全基因组在浙江畲族中具有良好的遗传多态性,浙江畲族的遗传组分较为复杂多元,与广西瑶族、云南傣族、南方汉族的母系遗传关系较近,同时也保留了其独特的母系遗传成分。

DNA测序技术的发展历史与最新进展

DNA测序技术是现代分子生物学研究中最常用的技术。从1977年第一代测序技术的出现,经过30多年的发展,DNA测序技术取得重大进展,以高通量为特点的第二代测序技术逐步成熟并商业化,以单分子测序为特点的第三代测序技术也已经出现。介绍每一代测序技术的特点,并重点介绍了第二代测序技术及其应用。展望新的测序技术对于未来生物学研究及人们自身健康与人类疾病等方面研究的影响。

基因测序技术在中药质量研究中的应用(Ⅰ)——山东郓城猴头半夏基原的DNA测序鉴别

目的:分析半夏Pinellia ternata（Thunb.）Breit.及其伪品虎掌南星Pinellia pedatisecta Schott的核基因组序列,为半夏正品基原鉴别提供分子依据。方法:采用PCR直接测序技术测定半夏及其伪品的18S rRNA基因核苷酸序列并作序列变异和选择性内切酶谱（PCR-SR）分析。结果:半夏和伪品的18SrRNA序列;天度均为 1805bp,根据排序比较,半夏原植物与商品药材间的序列完全相同,虎掌南星亦如此。而半夏与其伪品虎掌南星间则存在序列差异（有4个变异位点）。在半夏18S rRNA序列中有一个限制性内切酶Ase识别位点,通过PCR-SR图谱显示800bp和900bp2个酶切片断,而虎掌南星则无此位点,PCR-SR图谱显示1个未消化的1800bp片断;;结论:通过核基因组序列和PCR-SR图谱差异,DNA测序技术可成为半夏正品某原鉴别准确而有效的分子方法。

DNA测序技术及其应用研究进展

本文首先介绍了第一代、第二代、第三代DNA测序技术的原理、特点,在此基础上介绍了第二代测序技术在基因组测序、重测序,RNA测序,宏基因组,DNA甲基化等方面的应用。第一代测序技术以Sanger测序法为代表,操作繁琐、成本较高,不能满足大规模测序的需要。第二代测序技术以高通量、低成本为主要特点,主要包括Illumina公司的Solexa测序技术、罗氏公司的454测序技术和ABI公司的SOLiD测序技术,目前已广泛应用于生命科学研究的各个领域。第三代测序技术以单分子测序为主要特点,目前已经初见端倪,但是还没有被大规模广泛应用。

快速低成本全基因组DNA测序技术

人类个体的全基因组序列信息,是最为重要的生物医学信息,是实现未来个体化医疗的基础;实现个体全基因组DNA序列的快速低成本检测,是人类基因组计划完成后又一个重要的技术挑战。对该技术当前的发展现状进行回顾和分析,预计在不长的时间内人类个体全基因组的测序成本能够降低到1万元人民币以下。

应用DNA测序技术检测血友病B患者FⅨ基因突变

为了研究3名中国汉族非亲缘系血友病B患者凝血因子Ⅸ(FⅨ)基因突变的类型,常规检测患者血浆APTT及FⅨ∶C,进行表型诊断;抽提患者外周血白细胞基因组DNA,应用PCR技术分8段扩增FⅨ基因外显子序列,用双脱氧终止法检测核酸序列。结果表明:与正常对照者相比,HB患者APTT测定值明显升高,FⅨ∶C测定值明显降低,PT测定值正常。测序结果显示3例HB患者均有相应的基因序列改变,患者1有外显子6G22119A点突变,患者2有外显子1G7932C点突变,患者3有外显子T32685C点突变。结论:3例HB患者均检测到相应的基因序列改变,这为HB患者基因缺陷的分子机制提供了证据。

基于免扩增高通量测序的转基因定量检测方法研究

转基因定量检测在食品安全监管和消费者知情权保障中扮演着重要角色。当前,数字PCR方法被广泛认可为核酸精准定量的黄金标准,但缺乏与之相互验证的新型核酸定量技术,这在一定程度上限制了其应用。然而,近年来高通量测序技术的兴起为解决这一难题提供了新的可能性。尽管高通量测序技术主要用于核酸定性序列测定,但其在核酸定量领域的应用潜力尚未充分挖掘。以含有转基因T-NOS、P-35S、CP4-EPSPS和大豆内标准基因Lectin的质粒DNA标准物质为检测对象,采用免扩增建库的方法,比较了NGS、三代测序以及数字PCR定值的差异。结果表明,NGS测序结果与数字PCR结果存在显著性差异,这一发现突显了目前核酸定量技术中的挑战和需求。然而,值得注意的是,三代测序结果与数字PCR检测结果一致性良好,显示了其作为转基因核酸精准定量方法的潜力。这一发现为未来转基因产品标识阈值的制定提供了技术上的支撑和参考,为食品安全监管提供了新的技术途径。

第三代DNA测序及其相关生物信息学技术发展概况

本文介绍了第三代DNA测序的技术原理及应用现状,并对相关的生物信息学技术进行了综述。第三代测序技术以单分子测序为主要特点,目前已广泛应用于食品科学及生命科学研究的各个领域,其代表有Heliscope Bio Science公司的SMS技术、Pacific Bio Sciences公司的SMRT技术等。本文同时归纳总结了基因组学相关的生物信息学发展状况及常用的数据库。

基于靶向二代测序技术检测肝细胞癌线粒体DNA突变

目的探讨肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者不同类型样本的线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)突变情况。方法收集2017年9月23日至2017年12月18日在空军军医大学第一附属医院经病理确诊的5例HCC患者的癌组织及癌旁组织(距癌组织≤3 cm)、外周血细胞及血浆样本,通过全基因组测序数据分析癌组织及血浆样本的mtDNA拷贝数,并基于靶向二代测序(next generation sequencing,NGS)技术分析HCC患者癌组织、癌旁组织、外周血细胞及血浆中mtDNA突变的情况。结果全基因组测序结果显示,与癌组织相比,血浆中的mtDNA拷贝数显著降低(Z=-2.023,P=0.008)。靶向捕获测序结果显示,癌组织、癌旁组织、外周血细胞、血浆样本可分别鉴定出181、180、181、179个同质性突变和33、42、3、78个异质性突变。癌组织、癌旁组织、血浆中可分别检测到10、39、56个特异性突变位点,而血浆中的mtDNA突变频率与癌组织比较差异无统计学意义(P=0.219)。结论基于靶向NGS技术在肝细胞癌患者血浆中可检测到肿瘤来源的mtDNA突变,且能够准确检测出血浆中的低频突变,可作为组织活检的有力补充。

mtDNA测序技术在法医检案中的应用

在法医DNA检验中,高度腐败甚至白骨化的尸体,软组织已遭到严重破坏,往往失去核DNA检验应具备的条件。这种情况下,对硬组织,如毛发、骨骼、指甲等进行mtDNA序列分析,并应用于法医个体识别及亲缘认定则具有独特的优势[1]。本文作者对检案中积累的毛发及腐败尸体的骨骼、指甲、血痕等进行mtDNA测序研究,并应用于案件鉴定,取得了满意的效果。

应用连接介导PCR法于线粒体DNA的测序

目的 简化DNA测序方法 ,优化条件 ,以适用于线粒体DNA的测序。方法 应用MaxamGilbert化学断裂反应和连接介导PCR(LigationMediatedPCR ,LMPCR)来测定线粒体DNA的序列。结果 读取的 14 0bp的核苷酸序列 ,输入基因库 ,确定为线粒体DNA重链 80 51～ 8190片段的序列 ,符合率为 70 7% ( 99/14 0 )。结论 该方法改进的成功 ,对进一步进行线粒体DNA氧化损伤图谱分析等研究 。

线粒体DNA测序分析及其法医学应用

本文建立一种以γ－３２ＰＡＴＰ直接标记ＰＣＲ扩增引物为测序引物、纯化的ＰＣＲ扩增产物为模板、Ｔａｑ酶直接测序的方法、对１００倒无血缘关系的中国汉族人线粒体ＤＮＡ主要高变区Ｄ环区的３２８个碱基（第１６０９１－１６４１８位）进行了核酸序列分析，检出８６种基因型，出现率最高者为７％；检出８１个可变碱基位点。两个非血缘关系的中国汉族人出现完全相同序列的概率为０．００６８。通过对２个四代家系．５个三代家系和１０个两代家系分析扯实线粒体ＤＮＡ是母系遗传。

线粒体DNA高变区hν1快速测序方法及应用

本研究目的是使线粒体DNAhv1区的测序更加简单、快速和准确,以利于法医学检案。将线粒体DNAhv1高变区分别用三对重叠的引物进行全序列扩增,对这三对引物的扩增产物进行测序分析。用经过大量实验反复摸索得到的稳定的实验条件,对已确定为同一母亲所生的兄弟二人的样品进行分析,结果完全一样;对待确定姐弟关系的样品进行分析,结果是认定的;操作时间较原方法缩短一半。结果表明该方法是可替代原法的快速测序法。

用焦磷酸测序技术研究猪线粒体细胞色素B基因单倍型

选择43头大白猪，79头长白猪，66头皮特兰猪和60头清平猪作试验材料，采用焦磷酸测序技术分析猪线粒体细胞色素b(CytB)基因单倍型。研究结果显示CytB基因可分为4种单倍型E1，E2，A1和A2。清平猪仅存在于A1单倍型(100%)，大白猪和长白猪存在于E1(49.19%, 79.25%)和A1(55.81%, 20.25%)单倍型，皮特兰则存在于E1(57.58%)和A2(42.42%)单倍型。