计算机辅助基因克隆的Oracle数据库系统

计算机辅助基因克隆的 Oracle数据库系统利用 Swiss Prot数据库获取已知的基因 ,用Blast程序从人类基因组序列中搜索与该基因同源的染色体 DNA片段 ,并将 Blast返回的结果存储于 Oracle数据库 .使用者选择所感兴趣的 Blast结果 ,用本文所提供的算法及前端程序合成这些 DNA片段 。

烟草基因组辅助育种研究进展

优质的烟草品种是促进烟草经济发展的基础。2010年以来,烟草基因组学迅速发展,推动了烟草遗传进化、功能遗传学等多个研究领域的进步,为烟草育种提供了新的工具和途径。本文总结了烟草基因组测序组装和功能研究的最新成果,从烟草遗传连锁图谱构建、数量性状基因座(QTL)定位、全基因组关联分析(GWAS)以及QTL定位和GWAS联合分析4个方面阐述了烟草分子标记辅助选择育种(MAS)的发展现状,并综述了全基因组选择(GS)和基因编辑(GE)的技术理论以及它们在烟草育种中的应用进展。针对目前烟草基因组辅助育种(GAB)存在的问题和不足,指出要充分利用烟草基因组信息,加快分子标记的开发,推进基因芯片的应用和加强高通量表型监测平台的建设,进而推进GAB在烟草育种上的应用。

基因型选择和基因辅助BLUP对不同遗传力性状的选择效果

为揭示性状遗传力对基因型选择(GTS)和基因辅助BLUP(GBLUP)选择效果的影响,探讨基因辅助选择相对于常规动物模型BLUP选择方法的效率,在假定目标性状同时受1个QTL和多基因共同控制的前提下,采用随机模拟方法,研究了在一个闭锁群体内分别采用常规动物模型BLUP、GTS和GBLUP方法对不同遗传力性状实施连续选择时的效果。结果表明:在一定世代内,性状遗传力越高,3种选择方法所获得的遗传进展越大;GBLUP方法可以对QTL和多基因效应实施有效选择,可望获得优于常规BLUP方法的选择效果;GTS只考虑了QTL基因型而无法兼顾多基因效应,其选择进展反而不如常规BLUP选择。基因辅助选择的优势在于可对QTL进行更为准确的选择。当遗传力较低、选择世代数较短时,其对QTL选择的效率较高。在长期选择下,不断检测并确认"新"的QTL,是保持其持续选择优势的关键。

不同基因辅助选择方法对QTL的选择效率

在假定目标性状由一个QTL和多基因共同控制的基础上,采用计算机模拟方法研究了在一个闭锁群体内分别采用基因型选择(GTS)、基因辅助BLUP(GBLUP)和常规动物模型BLUP方法对单个性状实施连续选择的效果,并以常规动物模型BLUP为参照,分析了GTS和GBLUP方法对目标性状QTL的选择效率。结果表明:与常规动物模型BLUP相比,GTS和GBLUP选择均可获得更大的QTL基因型值进展,QTL增效等位基因频率上升的速度也更快;与GBLUP相比,GTS方法对QTL的选择效率更高。GTS和GBLUP对QTL的选择优势在短期选择时较为明显,随着世代的递增,这种优势将逐渐降低甚至消失。

不同留种策略下基因辅助BLUP的选择效果

为揭示基因辅助最佳线性无偏预测(BLUP)方法在不同留种策略下的选择效果,在假定目标数量性状同时受1个双等位基因QTL和多基因共同控制的前提下,模拟了在一个闭锁群体(10头公畜、190头母畜)内采用标记辅助BLUP连续选择10代的情形。选择试验共考虑了3种留种策略:策略Ⅰ仅根据个体估计育种值(EBV)高低留种;策略Ⅱ在每个公畜家系内选留EBV最高的1头公畜和19头母畜;策略Ⅲ在每个公畜家系内选留1头EBV最高的公畜,在每个母畜家系内选留EBV最高的1头母畜。结果表明,留种策略Ⅰ的遗传进展(包括QTL基因型值和多基因育种值进展)最高,QTL增效等位基因频率上升速度最快,其次为策略Ⅱ,策略Ⅲ的遗传进展最低,QTL增效等位基因频率上升最慢;不同留种策略下的群体近交系数总体上呈现策略Ⅰ>策略Ⅱ>策略Ⅲ的规律,但策略Ⅱ的群体近交系数与策略Ⅲ接近且远低于策略Ⅰ。在育种实践中实施基因辅助BLUP选择时,策略Ⅱ既能保证较高的遗传进展,又能有效控制近交,因而不失为一种理想的留种策略。

分子标记辅助选择聚合Xa23,Pi9和Bt基因

利用分子标记辅助选择将高抗水稻白叶枯病的Xa23基因、广谱高抗稻瘟病的Pi9基因、抗水稻螟虫和稻纵卷叶螟的Bt基因聚合到同一株系中,获得了三基因聚合的纯合株系。病、虫抗性鉴定结果显示:聚合了Xa23、Pi9和Bt基因的株系HB1471、HB1473能同时抗白叶枯病、稻瘟病和稻纵卷叶螟;与Xa23、Pi9基因的供体材料L10相比,对白叶枯病和稻瘟病的抗谱相同、抗性水平相当;对稻纵卷叶螟抗性与Bt基因的供体亲本MH63-Bt水平相当。Xa23、Pi9和Bt三基因纯合株系可以作为水稻育种的多抗供体材料。

3个山羊品种角蛋白辅助蛋白7基因的遗传多态性分析

本研究采用PCR-SSCP方法对陕北白绒山羊、太行黑山羊及南疆绒山羊的角蛋白辅助蛋白(keratin-associated pro-teins,KAP)7基因进行遗传多态性研究。结果显示,KAP7基因在3个山羊品种中有多态性,有AA和AB 2种基因型,AA基因型均为其优势基因型。测序结果发现,KAP7基因在129bp处存在C→G的突变,突变的位置位于5′调控区。

给水系统病毒群落及其潜在宿主和功能基因的分布特征

基于宏基因组测序,对饮用水供应系统重要监测断面的病毒群落结构、潜在宿主和特定功能基因开展研究。结果表明,该类系统中存在大量未知分类的病毒,双链DNA病毒丰度为94%~100%。Siphoviridae和Myoviridae等噬菌体是已知病毒的主要类群。常规净水工艺和深度处理可降低病毒物种丰富度、多样性和潜在活跃度,经过输配管网后,丰富度和多样性有所回升。水处理过程抑制了病毒作为辅助代谢基因交换媒介的作用,水源地病毒主要携带与能量代谢、糖类/氨基酸/辅因子合成有关的多样化基因,可提高细菌宿主的新陈代谢能力。常规净水工艺处理后,病毒主要编码青霉素结合蛋白辅助代谢基因。值得注意的是,长期置于医院环境的样本中携带抗生素抗性基因的病毒丰度(35%)远远高于其他样本(≤2.6%),且抗性基因种类更加多样化。研究结果阐释了饮用水处理过程、管网输配和环境风险暴露对病毒群落和功能的显著影响,可为给水系统后续运营管理的优化提供理论依据。

高原型藏绵羊KAP基因单核苷酸多态性分析

试验旨在寻找角蛋白辅助蛋白(keratin-associated proteins,KAP)基因与产毛性状相关的多态位点,为藏绵羊产毛性状的分子标记提供理论依据。采用PCR-SSCP技术对高原型藏绵羊角蛋白辅助蛋白基因家族中KAP3.2、KAP7基因部分序列和KAP8基因外显子进行多态性分析。结果表明,3个基因座都存在多态性,均检测到AA、AB和BB 3种基因型。KAP3.2基因以A等位基因为优势等位基因,AA基因型为优势等位基因型;KAP7和KAP8基因均以B等位基因为优势等位基因,BB基因型为优势等位基因型。高原型藏绵羊在KAP3.2和KAP8基因座达中度多态,而在KAP7基因座为低度多态,在KAP3.2和KAP8位点上基因型频率处于Hardy-Weinberg非平衡状态。测序分析结果表明,KAP3.2和KAP8基因上分别存在1个C→T(271 bp)和1个T→C(1122 bp)的突变,均属于同义突变,KAP7基因5′调控区存在1个T→C(102 bp)的突变。

热带假丝酵母肉毒碱乙酰基转移酶基因的删除及功能鉴定

缺乏高效基因删除技术是限制热带假丝酵母菌株代谢工程育种的重要因素。论文发展了一种新型的基因删除技术并利用该技术成功删除了肉毒碱乙酰基转移酶的两个等位基因。首先PCR扩增标记基因(URA3)的3'端324 bp序列作为基因删除辅助序列(gda序列),同向插入到URA3基因的5'端,在此基础上构建两端含有CAT基因同源臂序列的基因删除突变盒,转化宿主菌XZX,获得CAT基因单拷贝和双拷贝敲除的突变株。PCR鉴定和DNA测序结果表明,获得的URA3基因弹出后的突变株,仅在基因组重组位点上残留一个gda序列。进一步鉴定了突变株的生理性能,单拷贝敲除菌株CAT活性较亲本下降80%,但在葡萄糖或烷烃上的生长性能并不受显著影响。双拷贝缺失菌株CAT活性完全丧失,不能利用烷烃生长,同时在葡萄糖培养基中的生长受到显著影响,最终生物量达到7.56(OD600),仅为出发菌株的57.8%。

水稻稻瘟病抗性基因研究进展

稻瘟病严重制约着水稻的产量。种植抗病品种,提高水稻自身的防御体系是目前控制病害的最经济、最有效、最"绿色"的措施。因此,水稻稻瘟病抗性基因成为植物病理学家及育种学家的研究热点。随着工作的不断进展,截止2010年8月,已至少报道了64个抗稻瘟病位点共75个主效基因,克隆了15个抗性基因。综述了近年国内外研究进展,对已克隆的抗性基因的结构与功能进行了比较分析,并介绍了两种主要的改善稻瘟病的技术手段。指出随着越来越多抗性基因定位及克隆成功,功能基因辅助育种有望成为未来主要的育种手段之一,与分子标记辅助育种共同为水稻生产服务。

PELP1/MNAR:一种新的核受体辅助调节因子

脯氨酸-谷氨酸-亮氨酸富集蛋白1/雌激素受体非基因组活性辅助调节因子(proline-,glutamic acid-,leucine-rich protein 1/modulator of nongenomic activity of estrogen receptor,PELP1/MNAR)是一种新近发现的核受体辅助活化因子,具有较为复杂的分子结构,在多种组织中广泛表达。与先前发现的核受体辅助调节因子不同的是:作为一种支架蛋白,PELP1/MNAR既参与核受体调控靶基因转录的基因组作用,又参与了核受体激活激酶信号系统的非基因组作用,并且可能在核受体信号与生长因子信号串话(cross talk)中发挥重要作用。近年的研究表明,PELP1/MNAR在乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、前列腺癌等激素依赖性肿瘤中均有异常表达和分布,在激素依赖性肿瘤的发生、发展、转移、耐药形成过程中可能具有重要意义,可望成为内分泌依赖性肿瘤治疗的一个新的靶点。

RNAi沉默PELPI/MNAR基因对子宫内膜癌细胞增殖和细胞周期的作用

【目的】构建脯氨酸-谷氨酸-亮氨酸富集蛋白1(PELP1)基因慢病毒表达载体,研究沉默PELP1/雌激素受体非基因组活性辅助调节因子(PELP1/MNAR)基因表达对子宫内膜癌细胞增殖和周期的作用及机制。【方法】构建合成靶向PELP1/MNAR RNAi慢病毒表达载体,并转染子宫内膜癌Ishikawa细胞,Real-time PCR和western blot检测PELP1/MNAR mRNA和蛋白水平的表达。使用普通培养基和加入E2的培养基培养各组细胞,MTT检测各组细胞增殖情况;流式细胞仪检测细胞生长周期情况;Western blot检测ER下游靶基因c-fos,cyclin D1的蛋白表达水平。【结果】成功构建合成靶向PELP1/MNAR RNAi慢病毒表达载体,转染子宫内膜癌Ishikawa细胞,转染后PELP1/MNAR mRNA的表达和蛋白的表达分别下降86%和65%(P<0.05)。转染后Ishikawa细胞与对照组相比增殖抑制(P<0.05),细胞周期G0/G1期细胞比例增加,S期细胞比例减少(P<0.05)。加入雌激素后,三组细胞的生长速度加快,细胞S期的比例增加,转染组增殖抑制明显(P<0.05),S期比例降低(P<0.05)。转染组ER下游基因c-fos、cyclin-D1蛋白水平均显著降低(P<0.05)。【结论】在子宫内膜癌细胞中沉默PELP1/MNAR的表达能能抑制细胞生长、使细胞阻滞在G1期,下调ER靶基因蛋白表达,PELP1/MNAR有望成为子宫内膜癌治疗的潜在靶点。

PGC-1α基因Gly482Ser多态性与广西地区汉族人群妊娠期糖尿病的相关性分析

目的探讨过氧化物酶增殖物激活受体-γ辅助激活因子-1α(PGC-1α)基因Gly482Ser的多态性与广西地区汉族人群妊娠期糖尿病(GDM)的关系。方法研究对象为我院产科住院分娩的234例孕妇,其中GDM患者84例(病例组),糖耐量正常者150例(对照组)。采用PCR-RFLP法检测两组PGC-1α基因Gly482Ser多态性,并分析其与GDM的相关性。结果两组PGC-1α基因Gly482Ser的基因型频率及等位基因分布均无统计学差异。结论PGC-1α基因Gly482Ser多态性与广西汉族地区汉族人群GDM的发病无明显相关性。

大约克种猪大肠杆菌F4ac MUC13基因的不同基因型组合选配选育

猪肠毒素大肠杆菌(ETEC)是引起断乳前后仔猪腹泻的主要致病菌,而F4ac型是ETEC中的流行性最为广泛的类型,利用分子检测鉴别MUC13基因型,筛选具有腹泻抗性个体是选育抗腹泻种猪的基本方法。试验在贵州省种畜禽种质测定中心种猪场内进行,试验猪群为美系大约克,且已经检测明确其腹泻相关基因型,根据血统、系谱将不同基因型的种公猪与种母猪进行组合选配,从其不同组合选配的F1代中选留后备种猪,并进行抗腹泻基因检测,选留抗腹泻后代,从而得出抗腹泻后代的最佳选配组合及优秀选配组合。研究结果表明:2窝按照GG♂×GG♀组合选配,其后代符合后备猪预留选条件的16头仔猪中,检出抗腹泻GG型个体16头,GG型个体检出率100%(16/16);3窝按照GA♂×GG♀组合选配,其后代符合后备猪预留选条件的21头仔猪中,检出抗腹泻GG型个体8头,GG型个体检出率38.1%(8/21);3窝按照GA♂×GA♀组合选配,其后代符合后备猪预留选条件的23头仔猪中,检出抗腹泻GG型个体为0头,GG型个体检出率0,说明该组合选配方式其后代抗腹泻基因型GG的检出率极低;因此,选育的最佳组合选配为GG♂×GG♀组合选配,其次为GA♂×GG♀或GG♂×GA♀组合选配。

骨质疏松症全基因组多组学整合分析

目的当前在骨关节疾病研究领域缺乏系统的跨组学研究,现就骨质疏松症全基因组多组学整合分析作一介评。方法该研究利用两个Meta分析的全基因组关联研究(GWAS)数据集,通过DMS算法在人类蛋白质互作网络(PPI)搜索得到影响骨密度的基因模块,然后使用基因表达谱数据对基因模块与疾病相关性进行评价。结果研究发现42个与股骨颈骨密度相关的基因模块和129个与腰椎骨密度相关的基因模块。利用基因表达谱评价候选基因模块与骨密度的相关性,最终得到两个显著相关的基因模块,功能涉及Wnt受体信号转导和成骨细胞分化。结论该研究发现的基因模块在骨量的调节中发挥着重要作用,为阐明骨质疏松症的发病机制提供了重要线索。

二代测序技术和叶绿体基因组在菊花系统学分类和遗传资源研究中的应用综述

快速发展的简化基因组测序技术,适用于非模式植物的测序,成本较低、测序性能强,目前被大量应用于园艺植物鉴定和基因组辅助育种。而具有母系遗传特征的叶绿体基因组,具有多拷贝、结构保守等优点。将叶绿体基因组与二代测序技术结合应用,将成为植物遗传资源研究的有效手段。本文综述了二代测序技术和叶绿体基因组在包括菊花在内的园艺植物种质资源研究中的应用,以期为菊花分类和遗传资源研究提供理论基础。

透视极端育种:基因组学在农作物改良中的充分应用

在过去的10年中,基因组学的变革使我们大大加深了对植物生物学的理解,尤其是对模型植物,如拟南芥。同基因组学变革相关的技术,如定向诱导基因组局部突变(TILLING)、基因芯片定位及结合映射,在不远的将来也会被广泛应用于农作物的改良。通过此类研究所获得的决定所期望性状的基因可通过标记辅助育种而加速渗入优良种质。

不同更新方式下亚热带森林土壤病毒群落结构与功能特征

探讨不同更新方式下森林土壤病毒群落特征及其在生物地球化学循环中作用,以福建上杭白砂国有林场的杉木人工林、天然更新次生林和原生林土壤为研究对象,结合宏病毒组学和生物信息学方法进行病毒群落结构与功能分析。结果表明:森林更新方式对土壤病毒群落结构产生了明显的影响。原生林和天然更新次生林主要病毒类群为长尾噬菌体科(Siphoviridae)(62.60%、31.49%),而杉木人工林主要土壤病毒类群为微小噬菌体科(Microviridae)(27.89%)。在3种土壤中均发现了核质巨大DNA病毒(nucleo-cytoplasmic large DNA viruses,NCLDV),其在天然更新次生林中占比最高(20.83%);杉木人工林和天然更新次生林中最主要的病毒宿主属于变形菌门(Proteobacteria),而原生林则为放线菌门(Actinobacteria)。但3种森林类型土壤病毒宿主均包括戈登氏菌(Gordonia)、红球菌(Rhodococcus)、分枝杆菌(Mycolicibacterium)等感染人和动物的致病菌;病毒功能组中均检测到丰富的辅助碳水化合物活性酶(CAZyme)基因,其中杉木人工林土壤病毒中编码CAZymes的基因丰度(4个)显著低于原生林(210个)和天然更新次生林(69个)。研究结果揭示了森林更新方式对土壤病毒结构、宿主和碳循环功能的潜在影响。

耐甲氧西林金葡菌(MRSA)耐药机制的研究进展

耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-Resistant Staphylococcus aureas,MRSA)自1960年被发现报道以来,到80年代后期已成为一个重要的全球性病原体,为院内感染的最常见致病菌,在一些大型教学医院中可占所有S.aureus感染的60～80％。特别是在氟喹诺酮类药物环丙沙星(Ciprofloxacin)用于临床后,迅速出现的S.aureus耐药株中MRSA的比例超过90％。临床上MRSA表现为对所有的β-内酰胺类抗生素耐药,并可能通过从某些肠球菌处获得质粒而扩大其耐药谱或增强其耐药性,给临床上治疗其感染造成了极大的困难。