利用栽培稻基因组DNA对非洲野生稻进行染色体荧光原位杂交分析

以地高辛标记的栽培稻基因组(基因组为AA)DNA为探针,对非洲野生稻(基因组为BBCC)的体细胞染色体进行荧光原位杂交分析,研究AA染色体组和BBCC染色体组之间的关系,同时对杂交后的染色体进行同源染色体配对。结果表明:栽培稻A基因组和非洲野生稻基因组有较高的同源性,其中高度重复DNA序列在栽培稻和非洲野生稻间具有保守性。     

偃麦草基因组特异重复序列的分离与应用

【目的】偃麦草(Thinopyrum)是小麦(Triticum aestivum L.)的多年生野生近缘植物,具有许多可用于小麦品种改良的优异基因。利用基因组特异重复序列可以研究物种的进化关系、绘制染色体指纹图谱及检测外源染色质。克隆十倍体长穗偃麦草(Th.ponticum(Host)Liu and Wang)基因组特异重复序列,可用于鉴定和追踪导入到小麦背景中的偃麦草遗传物质。【方法】通过构建十倍体长穗偃麦草小片段质粒文库,并对文库进行高密度点杂交(Dot-blot hybridization)筛选,结合荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,获得偃麦草基因组特异的重复序列,分析其在不同基因组及染色体上的分布特点。利用Repeat Masker在小麦族重复序列数据库(Triticeae repeat sequence database,TREP)及NCBI Gen Bank对特异重复序列进行比对分析,并设计偃麦草基因组特异重复序列的PCR引物。通过FISH分析和特异PCR引物扩增,对小麦-偃麦草衍生后代进行鉴定和选择。【结果】获得7条偃麦草基因组特异的重复序列。FISH分析表明,其在十倍体长穗偃麦草和六倍体中间偃麦草所有染色体两臂上均呈弥散型分布,且在不加小麦封阻DNA的情况下,能明确区分八倍体小偃麦中的偃麦草和小麦染色体。将其应用到小麦-偃麦草代换系和易位系的分子细胞学检测中,特异重复序列同样可以在不加封阻的情况下分辨出偃麦草染色体及染色体片段,而且信号相比基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)更加特异和清晰。基于偃麦草基因组特异重复序列开发了90对引物,通过在中国春、十倍体长穗偃麦草和八倍体小偃麦中的扩增产物比较分析,筛选出36对(40%)偃麦草基因组特异PCR标记;利用这些特异引物对109份小麦-偃麦草衍生材料进行扫描,发现10对扩增效果较好的特异引物,其检测效率为73.3%—95%。【结论】获得偃麦草基因组特异的重复序列,开发了特异PCR扩增引物,可应用于小麦背景下偃麦草遗传物质的高效检测和跟踪。     

来源于疣粒野生稻高抗白叶枯病水稻新种质遗传连锁图谱的构建(英文)

Y73是一个疣粒野生稻和栽培稻不对称体细胞杂交的后代株系,它兼具了野生稻高抗白叶枯病的特性和栽培稻优异的农艺性状。本研究以Y73和易感白叶枯病的水稻品种IR24为亲本创制了重组自交系群体,并利用该群体构建了Y73特异的遗传连锁图谱。该图谱包含155个简单重复序列(simple sequence re-peats,SSR)标记和56个序列标签位点(sequence-tagged site,STS)标记,覆盖约1 540.0 cM的水稻基因组区域,平均图距为7.89 cM。该遗传图谱的构建为水稻白叶枯病抗性和其他农艺性状相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTLs)的定位、重要基因的分离和分子标记辅助育种提供了基础。     

玉米丝黑穗病菌基因组SSR的信息分析

利用已经公布的玉米丝黑穗病菌基因组测序的结果,对该基因组中基序为2～6碱基的微卫星(SSR)序列进行了系统的分析。结果表明,在已经公布的23条基因组中选择前3条染色体进行分析,共有888个SSR,其总长度为3.512kb,占这3条基因组染色体碱基数的0.068%,平均6.50kb中就分布有一个长度大于15bp的SSR序列。其中,数量最多的为三碱基重复序列,共有SSR数量329个,其次为六碱基重复序列,数量达185个。五碱基重复序列的SSR数量为155个,数量最少的是四碱基重复序列,只有101个。     

水稻基因组序列研究进展

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,是禾本科植物的模式植物。综述了基于图位克隆的水稻基因组序列,基因组大小为389 Mb,包括37 544个非转座因子相关蛋白的基因。95%的基因组序列被精确测定,包括全部的常染色质、2个完整的着丝点及6条完整的染色体。基因组中串联重复序列占14%,平均每Mb为51个SSR。SwaI光学限制性(酶切)图谱的构建使图距缩短了11%,使基因组大小变为382.17 Mb。     

利用水稻C0t-1 DNA和基因组DNA对栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻基因组的比较分析

【目的】研究中高度重复序列在稻属不同物种基因组进化中的作用。【方法】用栽培稻C0t-1 DNA和基因组DNA(gDNA)作为探针，分别对栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻进行荧光原位杂交(FISH)和比较基因组杂交(CGH)。【结果】C0t-1 DNA覆盖栽培稻、药用野生稻和疣粒野生稻基因组比例(%)和大小(Mb)分别为47.10±0.16，38.61±0.13，44.38±0.13和212.33±1.21，269.42±0.89以及532.56±1.68。栽培稻gDNA在药用野生稻和疣粒野生稻基因组中的覆盖率约为91.0%和93.6%，含量分别约为634 Mb和1123 Mb，各有365 Mb和591 Mb不属于源自栽培稻基因组的中高度重复序列，未被栽培稻gDNA所覆盖的部分，分别为64 Mb和78 Mb左右。此外，以C0t-1 DNA的组成为依据，对这3个种核型进行了同源性聚类。【结论】稻属中度和高度重复序列和功能基因一样，在不同种中也存在着高度同源性和保守性，并在进化过程中得以保存下来。药用野生稻和疣粒野生稻基因组增大的重要原因之一，可能是基因组中度和高度重复序列加倍的结果，药用野生稻这种序列扩增相对疣粒野生稻要缓和得多。另外，这两个野生种在长期进化过程中，由于存在加倍、重排和基因选择性丢失等现象，形成了具有自己种的特异性的基因组成分。     

植物特异DNA序列应用研究进展

植物特异DNA序列是指在某些植物属、种、基因组或染色体上单独具有的特异存在的DNA序列。几乎所有的高等生物基因组中都有一些物种或基因组特异(有)的DNA序列。研究这些特定序列,对研究物种间在进化过程中的关系及现有物种间的亲缘关系、特异性状表达等方面有着重要的意义。简述了植物特异DNA序列的种类,总结了利用特异DNA序列作为与某一性状基因连锁的分子标记的应用情况,以及特异DNA序列在鉴定外源染色体的来源、某一染色体组或基因组、某一物种或属植物等方面的应用情况,提出了存在的问题与应用前景。     

水稻基因组文库的构建及YR-DNA的筛选

为了克隆决定染色体形成的特异DNA片段YR-DNA,以λExCell为载体,克隆经限制性内切酶EcoRI消化后的水稻基因组DNA,λ噬菌体体外包装构建了滴度为1.2×106 pfu/ml,重组效率达86%的小型水稻基因组文库.随机选取了50个重组克隆,质粒释放后进行酶切鉴定,插入序列的大小为0.5～7 kb,平均为3 kb.以水稻基因组DNA为探针对基因组DNA文库进行筛选,从10 000个重组子中选出200个杂交信号较强的阳性克隆,质粒释放后点渍杂交进行第2轮筛选,从中选取40个杂交信号较强的重组子,再次进行斑点杂交,选取10个杂交信号最强的重组子.酶切并回收基因组插入片段,标记特异的重组片段,与不同酶切后的水稻基因组DNA进行Southern杂交,其中有两个探针杂交后基因组酶切带上杂交信号呈弥散状,表明重组片段为散在重复序列.     

玉米丝黑穗病菌基因组SSR信息分析及其引物设计

探讨玉米丝黑穗病菌(Sporisorium reilianum)基因组序列中SSR位点的分布与组成特点,为开发可用于玉米丝黑穗病菌遗传多样性分析的Genomic-SSR标记奠定基础。从NCBI公共数据库下载玉米丝黑穗病菌的23条染色体基因组序列,利用SSRIT在线软件对第4、5、6、7条染色体进行SSR位点的搜索,并且利用Primer 3.0软件设计Genomic-SSR引物。结果表明:在玉米丝黑穗病菌基因组序列的第4、5、6、7条染色体中,共搜索到317个SSR位点,平均每条染色体出现79个SSR位点,其总长度为6.89kb,占这四条染色体基因组总长的0.21%,大约每10.3kb中就有一个大于18bp的SSR序列。其中,主要的重复类型是三核苷酸重复单元,占全部SSR的53.94%(171个),其次为二核苷酸重复单元,占全部SSR的16.09%(51个)。数量最少的是六碱基重复单元,为17个(5.36%)。出现频率最高的的重复基序为(GCA/TGC)n(13.25%),其次是(AGC/GCT)n和(CAG/CTG)n,出现频率分别为8.52%、8.20%。并在此基础上,利用Primer3.0在线软件设计了40对SSR引物。玉米丝黑穗病菌基因组序列中SSR位点丰富,具有发掘玉米丝黑穗病菌SSR标记的潜力。     

柔嫩艾美耳球虫端粒DNA重复序列的South-ern印迹杂交分析

为进一步确定柔嫩艾美耳球虫(E.tenella)端粒DNA的重复序列,为下一步端粒酶活性检测奠定基础,根据已克隆发表的E.tenella端粒DNA重复序列信息,设计了由4个端粒重复序列串联的寡聚核苷酸探针(TTTAGGG)4,并以生物素地高辛标记。将该探针与经BAL31-EcoRⅠ酶切后的E.tenella基因组DNA进行Southern印迹杂交分析。结果显示:E.tenella基因组DNA与探针杂交获得了清晰的杂交条带,随BAL31酶切时间的延长,杂交信号逐渐减弱,进一步证明了E.tenella端粒DNA重复序列为5-′TTTAGGG-3′,且此重复序列在E.tenella染色体的末端。     

Genome Polymorphisms Between Indica and Japonica Revealed by RFLP

Revealing the genome polymorphisms between indica and japonica subspecies; RFLP markers, which are located across 12 chromosomes of rice, were used to analyze indica-japonica differentiation in different rice varieties. At the same time, genome sequence variations of screened loci were analyzed by bioinformatics method. Twenty-eight RFLP probes, which can classify indica-japonica rice, were confirmed. Subspecies genome polymorphisms of screened loci were found by analyzing the publication of the genome sequences data of rice. The study indicated that these screened markers can be used for classifying indica-japonica subspecies. With the publication of the genome sequences of rice, marker polymorphisms between indica and japonica subspecies can be revealed by genome differentiation.     

燕麦C基因组反转录转座子分离与特异性标记的建立

燕麦属是禾本科中重要的属,其中,栽培燕麦是一种营养价值很高的粮、经、饲、药多用途作物,而野生物种中则含有多种优良农艺性状基因,是遗传改良的重要资源。基因组和染色体特异性的分子标记是分子育种工作的重要工具,以燕麦属不同倍性和基因组物种为材料,利用300条随机引物(random amplified polymorphic DNA,RAPD),从燕麦C基因组中筛选到一条基因组特异性序列OPR51655;比对和原位杂交发现,OPR51655为一Ty1-copia型反转录转座子重复序列,其同源序列分布于除端部和着丝粒外的整个染色体臂上;根据OPR51655建立了燕麦C基因组特异性(sequence-characterized amplified region,SCAR)标记,利用该标记能有效地检测燕麦栽培种和野生种中的C基因组染色质。     

Comparative Analysis of Genomes in Oryza sativa, O.officinalis, and O. meyeriana with C0t-1 DNA and Genomic DNA of Cultivated Rice

Fluorescence in situ hybridization (FISH) and comparative genomic hybridization (CGH) were applied to somatic chromosomes preparations of Oryza sativa, O. officinalis, and O. meyeriana with labeled probes of C0t-1 DNA and genomic DNA from the cultivated rice. The coverage percentage (%) and size (Mb) of C0t-1 DNA in O. sativa, O. officinalis, and O. meyeriana were 47.1 ±0.16, 38.61 ±0.13, 44.38±0.13, and 212.33± 1.21,269.42 ± 0.89, 532.56± 1.68 Mb, respectively. The coverage percentage and size of genomic DNA from O. sativa in O. officinalis and O. meyeriana were 91.0, 93.6% and 634, 1 123 Mb, respectively, in which 365 and 591 Mb in O. officinalis and O. meyeriana were from O. sativa genomic DNA, but not from repetitive sequences of O. sativa, and the uncoverage genome size in O. officinalis and O. meyeriana were 64 and 78 Mb, respectively. In addition, karyotype analysis was conducted based on the signal bands of C0t-1 DNA in O. sativa, O. officinalis, and O. meyeriana. The results showed that highly and moderately repetitive sequences in Oryza genus were conserved as the functional genes during evolution. The repetitive sequences reduplication may be one of the important causes of the genome enlargement of O. officinalis and O. meyeriana, and O. officinalis genome enlarged more slowly when compared with O. meyeriana. Based on the above results, it is concluded that O. officinalis and O. meyeriana were formed by reduplication, rearrangement, and gene selective loss during the evolution process.     

Comparative karyotypic analysis of A and C genomes in the genus Oryza with C 0 t-1 DNA and RFLP

Fluorescence in situ hybridization (FISH) was applied to somatic chromosomes preparations of Oryza sativa L. (AA), O. glaberrima (AA), and O. officinalis Wall. (CC) with a labeled probe of C ₀ t-1 DNA. Genomic in situ hybridization to its own chromosomes (self-GISH) was conducted in a control experiment. The homologous chromosomes showed similar signal bands probed by C ₀ t-1 DNA, while karyotypic analysis of chromosomes between A genome in the two cultivated species and C genome in O. officinalis were conducted based on the band patterns. The ideograms with C ₀ t-1 DNA signal bands were also built. The nonuniform distribution of hybridization signals of C ₀ t-1 DNA from O. sativa and that on its own chromosome of O. officinalis were observed. However, the similarity and correspondence between C ₀ t-1 DNA signal patterns and genomic DNA signal patterns indicated that the self-GISH signals actually resulted from the hybridization of genomic repetitive sequences to the chromosomes. The restriction fragment length polymorphism (RFLP) marker, R2676, from the chromosome 8 of O. sativa and O. officinalis, was used as a probe to somatic hybrid on chromosomes for comparative karyotypic analysis between O. glaberrima and O. officinalis. The results showed that R2676 was located on the short arm of chromosome 7 in O. officinalis and chromosome 4 in O. glaberrima. The percentage distances from the centromere to hybridization sites were 91.56±5.62 and 86.20±3.17. Our results revealed that the relative length of O. officinalis chromosome 8 does not follow conventional chromosome length in descending order of number. C ₀ t-1 DNA of A genome signals were detected in the end of the short arm of O. officinalis chromosome 8, indicating that the highly and moderately repetitive DNA sequences in this region were considerably similar between C and A genomes. However, the fluorescence intensity on the chromosomes of C ₀ t-1 DNA of A genome was less than that of its own C genome from O. officinalis, which would be one of the causes for the fact that highly and moderately repetitive DNA sequences were amplified in O. officinalis. No homology signal of C ₀ t-1 DNA from O. sativa was detected in the end of the long arm of O. glaberrima, indicating that repetitive DNA sequences of A genome in two cultivated rice were lost in the evolutional history. In this paper, using comparative karyotypic analysis of RFLP combined C ₀ t-1 DNA signal bands, the evolutionary mechanism of genome in genus Oryza was also discussed.     

RFLP揭示的籼粳基因组多态性

采用28个RFLP籼粳特异性探针和6个SSR籼粳特异性标记对水稻不同品种进行了籼粳基因组多态性分析，结果表明，这些标记分布在水稻12条染色体上，能对水稻品种进行籼粳稻分子分类。由于水稻基因组序列图的完成和释放，使得这些籼粳特异性标记揭示的基因组多态性可以在基因组序列水平上进行分析和验证。本研究以RZ906探针和RM405为例分析了籼粳特异性其及序列分子生物学基础。     

荧光原位杂交在作物遗传育种研究中的应用

荧光原位杂交是一种原位杂交新技术，具有快速，灵敏，准确和有效等特点，它采用生物示记探针，能够将特定的ＤＮＡ或ＲＮＡ序列直接定位于染色体上，该文就荧光原位杂交技术在作物遗传育种研究中的应用进行综述，主要包括以下方面：１）检测重复ＤＮＡ序列及多拷贝基因家族；２）鉴定异源多倍体物种中的异源染色体或染色体片段；（３）检测和定位低拷贝或单拷贝ＤＮＡ序列。随着一些新技术的发展，ＦＩＳＨ技术将会在作物育种的更多     

基于基因组原位杂交快速构建黄瓜变种间核型

【目的】利用基因组荧光原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）技术,对黄瓜（Cucumis sativus L.,2n=2x=14）种内两个变种（栽培黄瓜C. sativus var. sativus和野生黄瓜C. sativus var hardwickii）进行中期染色体分析,建立黄瓜变种染色体核型的快速分析方法,为黄瓜细胞分子遗传学研究提供基础。【方法】以栽培黄瓜‘9930’和野生黄瓜C. sativus var. hardwickii为材料,利用CTAB法提取栽培黄瓜‘9930’的基因组总DNA,采用缺刻平移法,将栽培黄瓜‘9930’基因组DNA和45S rDNA分别利用地高辛和生物素标记为探针,与栽培黄瓜‘9930’和野生变种C.sativus var. hardwickii的中期染色体进行荧光原位杂交,根据杂交结果显示的栽培黄瓜与野生变种每条染色体GISH荧光带型的不同,结合45S rDNA位点信号特征,区分栽培黄瓜与野生变种的每条染色体,并进行核型分析。【结果】荧光原位杂交结果显示,GISH信号并非平均分布于所有染色体上,而是在不同染色体的特定部位产生独特的信号,且两个变种间中期染色体的GISH信号模式差异显著。在栽培黄瓜‘9930’有丝分裂中期染色体上,除了6号染色体仅在短臂末端和近着丝粒处产生GISH信号外,其他染色体上的GISH信号集中分布于染色体的两端和近着丝粒的一侧或两侧,且每条染色体的信号特征差异明显;45S rDNA信号主要分布于‘9930’的第1、2、3、4和7号染色体的近着丝粒处,有3对强信号和2对弱信号。在野生黄瓜C. sativus var. hardwickii有丝分裂中期染色体上,杂交信号的位置及强弱与栽培黄瓜‘9930’表现明显不同,近着丝粒处均有GISH信号,但仅在第1、2、4和5号染色体的一端产生GISH信号,45S rDNA信号仅出现在第1、2和3号染色体上,表现为第1号染色体上信号极强,第2和3号染色体上信号极微弱。这些结果显示,以栽培黄瓜基因组DNA为探针的荧光原位杂交能反应出两个变种中期染色体独特的信号分布模式,通过信号的分布模式和强弱,结合45S rDNA位点信号的特异分布,可对每条染色体进行清晰地鉴别,并据此建立了两个变种的核型模式。比较前人发表的黄瓜已有重复序列的分布图,发现GISH揭示的信号分布主要位于黄瓜染色体串联重复序列区域。【结论】黄瓜基因组原位杂交能一次性快速显示基因组串联重复序列的分布图,能有效地用于不同黄瓜变种的快速核型分析;同时发现染色体上串联重复序列的分布及强弱在黄瓜变种间表现出明显的分化。