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小麦祖先基因组的古代杂交

小麦祖先基因组的古代杂交
小麦祖先基因组的古代杂交

小麦祖先基因组的古代杂交

【引言】

异源六倍体小麦的基因包括A、B和D三个基因组,然而到目前为止,对于小麦基因组的系统产生历史的清晰理解还很匮乏。我们利用基因重组小麦和五个二倍体小麦品种来进行研究,以此来分析小麦基因树上的全基因样本,同时也希望建立起对于基因组在进化过程中的相互联系的理解,推测不同基因组开始分化的大致时间。我们的研究发现,A、B两个基因组都来自同一个祖先,大约700万年前两者开始产生区别;之后100到200万年间,在A、B基因组的基础上通过同倍体之间的杂交逐渐产生了D基因组。我们的发现表明现代的小麦基因组是多次不同品种(同倍体和多倍体)杂交的产物,同时也为对小麦基因多层次的、发展进化的理解新框架奠定了基础。

【正文】

现代农业的发展和大约一万年前在新月沃地出现的小麦驯化在现代人类历史的形成过程中举足轻重。早期的农业实践使用野生品种的二倍体小麦(也就是小麦属山羊草种),但随着农业的发展,野生的小麦作物逐渐为人工培育的二倍体甚至多倍体所替代。现在,异源六倍体小麦(小麦属山羊草种,2n=6x=42条染色体;基因型AABBDD)左右着全球范围内的小麦生产。由于小麦的经济价值及对其进行基因改良的需求,关于小麦进化和培育历程的一系列科学研究正在进行。

小麦的A、B、D基因组的起源最早可以追溯到小麦族中的三个二倍体品种[见图1]:乌拉图小麦(AA),斯佩尔特小麦(BB)和节节麦(DD),其中乌拉图小麦和斯佩尔特小麦有着很近的亲缘关系。我们假设,小麦向六倍体品种变化的过程的第一步只涉及到A和B两种基因供体,经过杂交形成了四倍体的双粒小麦(AABB),这种小麦现在依然存在。在随后的时间里,这种小麦与D基因供体小麦杂交,形成了现代六倍体小麦(AABBDD)。

尽管六倍体小麦被认为与现代农业同时起源于大约10000年前,人们认为四倍体双粒小麦是在过去的十万年间出现的。六倍体小麦起源时间的推测现在仅有两方面的证据:一是考古证据,二是六倍体小麦明显不存在于野生品种中。尽管小麦基因组与二倍体基因之间的关系已经得到了很完善的阐释,但对A、B、D 基因组家系的发展历史和分歧时间的清晰的理解仍很匮乏。小麦化石的缺乏很大

程度上直接导致了这种知识上的缺口,而小麦化石恰恰能避免长时间的多样的研究调查;避免小麦基因树之间大量的拓扑学不一致;最重要的是,可以避免对六倍体小麦及其有亲缘关系的二倍体的基因顺序的了解的缺乏。对六倍体和二倍体小麦的基因的发展关系的理解十分重要,它有利于我们理解基因功能,也有助于未来在全球气候变暖的背景下对农作物的改良。

全基因组扩增

全基因组扩增——微量DNA分析的金钥匙 来源:青年人(https://www.wendangku.net/doc/5316392022.html,) 更新时间:2010/3/8 19:51:27 【字体:小大】 聚合酶链反应(PCR)技术的发展和应用使得微量甚至单个细胞DNA的分析成为可能,极大地促进了法医学、古生物学、分子诊断学和分子病理学的发展。但即便是对于非常敏感的PCR技术,许多材料所能提供的DNA量也只能用于一次或几次PC R反应。为能从少量细胞中最大限度的获取信息,全基因组扩增技术应运而生。 一、全基因组扩增的概念 全基因组扩增(whole genome amplification, WGA)是一组对全部基因组序列进行非选择性扩增的技术,其目的是在没有序列倾向性的前提下大幅度增加DNA的总量。常用的方法有IRS-PCR(interspersed repeat sequence PCR)[1]、LA-PCR(linker ada ptor PCR)[2]、T-PCR(Tagged-PCR)[3]、DOP-PCR(degenerate oligonucleotide pr imed PCR)[4]、PEP-PCR(primer extension preamplification PCR)[5]等。其中最具代表性方法是DOP-PCR和PEP-PCR。 DOP-PCR和PEP-PCR的基本原理都是通过其随机引物与基因组DNA多处退火从而使大部分基因组序列得到扩增。DOP-PCR的引物是由其3′和5′端的特异核苷酸序列和中间的6个核苷酸构成的随机引物组成。其PCR程序是先在低退火温度下进行几个循环的低严谨扩增,然后再提高退火温度,进行几十个循环的严谨扩增。由于DOP-PCR的引物3′端设计的是在基因组中高频出现的序列,因此,在首轮的低严谨扩增条件下能与基因组多处退火,从而将基因组普遍扩增。然后下一轮的严谨扩增中又将低严谨扩增的产物再次放大[4]。与DOP-PCR不同的是,PEP-PCR的引物是由15个随机核苷酸组成的完全随机引物。PCR由50个循环组成,每个循环的退火温度都是由37℃连续升温至55℃,从而确保不同组成的引物与尽可能多的基因组序列退火,使整个基因组得到放大[5]。 二、全基因组扩增的质量控制 全基因组扩增的主要目的是在如实反映基因组原貌的基础上最大限度地增加DNA 量。因此,扩增效率和保真性是衡量全基因组扩增技术优劣的主要标准,此外,扩增片段的大小对于序列较长的基因片段分析来讲也是一个重要因素。 (一)扩增效率 DOP-PCR和PEP-PCR均能较大幅度地扩增模板DNA的量。据Cheung等[6]报道,DOP -PCR可将原模板扩大12至2万倍,而且,模板量越少,扩增倍数越高,这主要是由于

小麦的有性杂交技术

小麦的有性杂交技术实验 一、目的: 了解小麦的花器结构和开花习性,掌握小麦的有性杂交技术. 二、实验原理 小麦是自花授粉作物,通常自然异交率极低,为了提高育种效率,促进品种间的基因重组,进行小麦的人工有性杂交是小麦育种中最常用的方法。㈠小麦的花器构造小麦属复穗状花序,由许多互生的小穗组成,小穗基部着生两个护颖和3-9 朵小花,但正常发育的都是基部的2-5 朵小花,小穗上部的小花往往退化。 每朵小花自外向里有外颖、内颖各1 片;鳞片2 个;雄蕊(花丝、花药)3 个;雌蕊(子房、柱头、花柱)1 个,呈羽毛状分裂。外颖顶端有芒或无芒㈡开花习性小麦多数品种为开颖授粉,也有少数闭颖授粉。通常小麦抽穗2-4 天开花(有的当天就开花,也有的抽穗10 天才开花),小麦的开花昼夜进行,其开花的高峰期随地区、品种、当时温、湿度有所差异。通常一天有两个高峰,上午8-11 时,下午约2-6时开花最盛,小麦开花的最适温度18-23E,最适相对湿度70-80%, 小麦花粉在田间条件下的生活力约20分钟。小麦的开花顺序,就全株而言先主穗后分蘖穗;同一穗上,先中部的小穗,然后依次向上、向下两端开放;就一个小穗而言,先基部第一朵小花,然后依次向上,全穗开花约3-5 天。 小麦开花时,鳞片吸水膨胀,迫使外颖张开,同时花丝迅速伸长并伸出颖片外,花粉囊破裂而散粉,一朵小花开花时间很短,大约15-20分钟,开花后花粉落在柱头上1-2 小时开始萌发 三、所需用品 1.用品试验地种植的小麦品种,镊子、剪刀、75%的酒精、透明纸袋、纸牌回形针、小杯。 四、操作方法 1. 普通法(1 )选穗整穗 根据确定的杂交组合,在母本群体内选择典型、健壮植株的主茎穗(刚抽出叶鞘、花药呈绿色)用镊子去掉穗基部和顶部发育不良的小花每穗留中部10个发育较一致的小穗. 用镊子将小穗的上部小花去掉,只留基部外侧两朵发育好的小花. 全穗约留20 朵左右小花 2.去雄套袋 去雄时用左手大拇指和中指夹住麦穗,用食指轻压外颖的顶部使内外颖分开,右手用镊子插入内外颖的合缝里,轻轻镊出三个雄蕊(注意:不要夹破花药和碰伤柱头). 去雄工作应从穗的一侧由下而上顺序进行,去完一侧再进行另一侧,不能遗漏. 去雄时如发生花药破裂(或花药呈黄色)这朵花应剪去,应用酒精擦净镊子,以免发生串粉现象. 去雄完毕,即刻套袋隔离. 挂号标牌 3.授粉: 在去雄后1-3天内进行授粉,结实率较高。授粉以上午8时以后(8-11时)4 时以前开花较盛时为宜,授粉前先检查柱头有无损伤。如柱头已呈羽毛状分叉、有光泽,表明正是授粉适期。采集成熟的父本花粉(花药金黄色,有花粉散出)于小杯(或纸上)中,然后立即用授粉器(将花粉)依次放入每朵去雄的花内,全穗授粉后将纸袋套好,牌上写上父本名称,授粉日期,10 天后将纸袋去掉。㈡“小麦捻调穗”杂交法

阵列比较基因组杂交技术

肾透明细胞癌遗传聚类的阵列比较基因组杂交技术:DNA甲基化与肾癌患者预后之间的关系(Genetic Clustering of Clear Cell Renal Cell Carcinoma Based on Array-Comparative Genomic Hybridization: Its Association with DNA Methylation Alteration and Patient Outcome) Abstract Purpose:The aim of this study was to clarify genetic and epigenetic alterations occurring during renal carcinogenesis. Experimental Design: Copy number alterations were examined by array-based comparative genomic hybridization analysis using an array harboring 4,361bacterial artificial chromosome clones, and DNA methylation alterations on CpG islands of the p16, human MutL homologue 1,von Hippel-Lindau,and thrombospondin 1 genes and the methylated in tumor (MINT-1, MINT-2, MINT-12, MINT-25, and MINT-31) clones were examined in 51clear cell renal cell carcinomas(RCC). Results: By unsupervised hierarchical clustering analysis based on copy number alterations,clear cell RCCs were clustered into the two subclasses, clusters A (n =34)andB(n =17).Copy number alterations were accumulated in cluster B. Loss of chromosome 3p and gain of 5q and 7 were frequent in both clusters A and B, whereas loss of1p, 4, 9,13q, and14q was frequent only in cluster B. The average number of methylated CpGislands in cluster B was significantly higher than those in clusterA. Clear cell RCCs showing higher histologic grades, vascular involvement, renal vein tumor thrombi, and higher pathologic stages were accumulated in cluster B.The recur-rence-free and overall survival rates of patients in cluster B were significantly lower than those of patients in cluster A. Multivariate analysis revealed that genetic clustering was a predictor of recurrence-free survival and was independent of histologic grade and pathologic stage. Conclusions: This genetic clustering of clear cell RCC is significantly associated with regional DNA hypermethylation and may become a prognostic indicator for patients with RCC. Key words:RCC Genetic Clustering Array-Comparative Genomic Hybridization DNA Methylation Alteration Patient Outcome 摘要 肾细胞癌(RCC)是最常见的恶性成人肾脏肿瘤,经常影响工作年龄成人的生活。在一般情况下,肾细胞癌在早期阶段由肾切除可以治愈的。然而,一些肾细胞癌的即使已完全切

基因组学研究的应用前景

基因组学研究的应用前景摘要:基因组学是一门研究基因组的结构,功能及表达产物的学科,基因组的结构不仅是蛋白质,还有许多复杂功能的RNA,包括三个不同的亚领域,及结构基因组学,功能基因组学和比较基因组学。近几年,基因组学在微生物药物,细菌,病毒基因,营养基因方面都有进展,其前景是光明的。 关键词:基因研究未来结构 一、微生物药物产生菌功能基因组学研究进展 微生物药物是一类化学结构和生物活性多样的次级代谢产物,近年来多个产生菌基因组序列已经被测定完成,在此基础上开展的功能基因组研究方兴未艾,并在抗生素生物合成,形态分化,调控,发育与进化及此生代谢产物挖掘等方面有着新的发现,展现出广阔的研究前景,青霉素及其衍生的《》内酰胺类抗生素极大地改善了人类的卫生保健和生活质量,并促进研究人员不断对其工业生产菌株类黄青霉进行遗传改良和提高其产量,从而降低生产成本。经过60年的随机诱变筛选,当前青霉素产量至少提高了三个数量级,同时,青霉素的生物合成机理也得到了较为清晰的阐述,其pcbAB编码的非核糖体肽合酶ACVS~DPcbc编码的异青霉素N合成酶IPNS位于细胞质中,而苯乙酸COA连接酶PenDE编码的IPN酰基转移酶位于特殊细胞器一微体中。 研究发现,青霉素合成基因区域串联扩增,产黄青细霉胞中微体含量增加都可显著提高青霉素产量。然而随机诱变筛选得到的黄青霉工业菌株高产的分子机制尚不明确。为此,2008年荷兰研究人员联合国美国venter基因组研究所对黄青霉wisconsin54—1225进行了基因组测试和分析,并进一步利用DNA芯片技术研究了wisconsin54—1255及其高产菌株DS17690在培养基中是否添加侧链前体苯乙酸情况下的转录组变化,四组数据的比较分析发现,有2470个基因至少在其中一个条件下是差异表达的,根据更为严格的筛选标准,在PPA存在的条件下,高产菌相比测序菌株有307个基因转录是上调的,和生长代谢,青霉素前体合成及其初级代谢和转运等功能相关,另有271个基因显著下调,主要是与生长代谢及发育分化相关的功能基因。 二、乳酸菌基因组学的研究进展

原核生物基因组和真核生物基因组比较区别

原核生物基因组和真核生物基因组的区别: 1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。 原核生物一般只有一个环状的DNA分子,其上所含有的基因为一个基因组。 2、原核生物的染色体分子量较小,基因组含有大量单一顺序 (unique-sequences),DNA仅有少量的重复顺序和基因。 真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括: .内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重复顺序不但大量,而且存在复杂谱系。 3、原核生物的细胞中除了主染色体以外,还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA,可独立复制,有的既可以游离于细胞质中,也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。 真核生物除了核染色体以外,还存在细胞器DNA,如线粒体和叶绿体的DNA,为双链环状,可自主复制。有的真核细胞中也存在质粒,如酵母和植物。 4、原核生物的DNA位于细胞的中央,称为类核(nucleoid)。 真核生物有细胞核,DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 5、真核基因组都是由DNA序列组成,原核基因组还有可能由RNA组成,如RNA病毒。 原核生物和真核生物区别(从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析)主要差别 由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是:

【从细胞结构】 1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核;原核细胞无核膜、核仁,故无真正的细胞核,仅有由核酸集中组成的拟核 2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器,原核细胞没有。 真核细胞有发达的微管系统,其鞭毛(纤毛)、中心粒、纺锤体等都与微管有关,原核生物则否。 3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统,后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关;而原核生物却没有这种系统,因而也没有胞质环流和吞噬作用。 真核细胞的核糖体为80S型,原核生物的为70S型,两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。 4.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构,但后者既没有自己特有的基因组,也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体,它们亦为双层膜所包裹,也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷 酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌,虽然也具有进行光合作用的膜结构,称之为类囊体,散布于细胞质中,未被双层膜包裹,不形成叶绿体。 【从基因组结构】 1.真核生物中除某些低等类群(如甲藻等)的细胞以外,染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合,形成核小体;而在原核生物则无。 2.真核生物中除某些低等类群(如甲藻等)的细胞以外,染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合,形成核小体;而在原核生物则无。 3.真核细胞含有的线粒体,为双层被膜所包裹,有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统,其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链

基于微阵列的比较基因组分析

微阵列芯片(Microarray)以高密度阵列为特征。其基础研究始于20世纪80年代末,本质上是一种生物技术,主要是在生物遗传学领域发展起来的。 微阵列分为cDNA微阵列和寡聚核苷酸微阵列.微阵列上"印"有大量已知部分序 列的DNA探针,微阵列技术就是利用分子杂交原理,使同时被比较的标本(用同位素或荧光素标记)与微阵列杂交,通过检测杂交信号强度及数据处理,把他们转化成不同标 本中特异基因的丰度,从而全面比较不同标本的基因表达水平的差异.微阵列技术是一种探索基因组功能的有力手段. 其发展契机主要来自于现代遗传学的一些重要发现,并直接收益于该领域的某些重要研究成果,即在载体上固定寡核苷酸的基础上以杂交法测序的技术。因此发展早期,微阵列芯片有时被通俗的称为“生物芯片(Biochip)”,目前媒体和科普读物中仍然常用该名称。微阵列芯片经过近十年的主要发展期,国内外学术界渐渐采用名称Microarray(微阵列芯片),而Biochip(生物芯片)由于这名称容易混淆微阵列芯片和微流控芯片,渐渐该领域用的越来越少了。 比较基因组杂交技术 比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)是自1992年后发展起来的一种分子细胞遗传学技术,它通过单一的一次杂交可对某一肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量的变化进行检查。其基本原理是用不同的荧光染料通过缺口平移法分别标记肿瘤组织和正常细胞或组织的DNA制成探针,并与正常人的间期染色体进行共杂交,以在染色体上显示的肿瘤与正常对照的荧光强度的不同来反映整个肿瘤基因组DNA表达状况的变化,再借助于图像分析技术可对染色体拷贝数量的变化进行定量研究。 CGH技术的优点:1.实验所需DNA样本量较少,做单一的一次杂交即可检查肿瘤整个基因组的染色体拷贝数量的变化。2.此法不仅适用于外周血、培养细胞和新鲜组织样本的研究,还可用于对存档组织的研究,也可用于因DNA量过少而经PCR扩增的样本的研究。CGH技术的局限性:CGH技术所能检测到的最小的DNA扩增或丢失是在3-5Mb,故对于低水平的DNA扩增和小片段的丢失会漏检。此外在相差染色体的拷贝数量无变化时,CGH技术不能检测出平等染色体的易位。

(推荐)比较基因组杂交原理

1 CGH的基本原理 CGH是一种将消减杂交和FISH相结合,用于检测两个(或多个)基因组间相对DNA拷贝数变化(如扩增、增益(gains)、复制和丢失等),并将这些异常定位在染色体上,因此又称DNA拷贝数核型(DNA copy number karyotype)技术〔4〕。与传统的原位杂交方法相反,该法不是将单一的、已定的DNA探针杂交在受检的分裂中期或间期的细胞上,而以被检组织的基因组DNA为杂交检测样本,正常组织的DNA样本为参照,分别用不同颜色的荧光标记,两者按1∶1混合,与正常淋巴细胞中期染色体进行杂交(即反向原位杂交),再通过检测两种颜色的荧光强度,根据颜色的比例来显示基因组的结构状况。如果探针中某一染色体或染色体亚区呈现过度表达或低表达,则在正常染色体的相应区域内便呈现较强或较低的信号,表明该区域存在DNA序列的增益或丢失〔5〕。 2 CGH的基本方法 随着CGH技术的广泛应用,其操作方法已逐步完善,经验表明,CGH技术的建立和常规应用,对每一步操作都必须细致。CGH的主要步骤包括:(1)正常中期染色体的制备;(2)从肿瘤组织中分离高分子量的基因组DNA;(3)用不同的haptens标记正常和肿瘤DNA;(4)标记的DNA与正常中期染色体原位杂交;(5)荧光显微镜检查和数字化图像分析;(6)对中期染色体产生的绿红荧光密度比率相对应的拷贝数异常进行分析〔3~5〕。 2.1 正常中期染色体的制备正常中期染色体充当CGH杂交的靶,CGH分析的质量主要依赖中期染色体的特性,中期染色体的制备采用常规PHT刺激和氨甲喋呤同步化处理的外周血淋巴细胞培养技术,一次应制备大量片子,以保证整个实验都使用同一批片子。此外,对制备的中期染色体玻片应选择重叠较少,形态保持较好,染色体较长的标本。 2.2 肿瘤标本的选择和基因组DNA的分离分离DNA的标本应尽可能的选择具有典型肿瘤组织学特征和比例高的恶性细胞,弃除坏死组织和炎症区域及周边正常细胞,因其中含有坏死细胞降解的DNA和一些正常细胞,可显著消弱拷贝数改变的分辨能力。从肿瘤细胞和组织中提取高分子量DNA的方法均可用于CGH。福尔马林固定、石蜡包埋切片亦可获得相对高分子量的DNA,由于石蜡包埋组织提取的DNA浓度不足进行直接标记缺口平移法(nick translation),因此肿瘤DNA应用兼并引物PCR(degenerate oligonucleotide-primed PCR, DOP-PCR)扩增和标记,采用通用引物PCR(UN1-primer, 5’-CCG ACT CGA GNN NNN NAT GTG-3’, N=A,C,G或T)扩增和标记〔5〕。 2.3 正常和肿瘤DNA的标记基因组DNA的标记可采用缺口平移法、随机引物法(random priming)和DOP-PCR等技术,通常采用生物素-14-dATP标记肿瘤DNA,地高辛-11-dUTP标记正常DNA,亦可用直接荧光素连接核苷酸,如FITC-dUTP和Texas Red-dUTP。

喉癌的比较基因组杂交研究

遗传学报ActaGeneticaSinica,June2004,31(6):539—544 ComparativeGenomicHybridizationAnalysis ofLaryngealCarcinoma ISSN0379—4172 SHANGCha01,FUWei。Nen91,XUZhen—Min93,LIFu.Cail,HUANGDai.Fal,2,SUNKai.Lail-①(1.TheDepartmentofMedicalGenetics,ChinaMedicalUniversity,Shenyang110001,China; 2.TheGeneralHospitalofShenyangMilitaryRegion,Shenyang110015,China; 3,TheE.Ⅳ.rDepartment,463HospitalofShenyangAirForce,Shenyang110042,China) Abstract:Inordertofindoutthegenesinvolvedinthetumorigenesisoflaryngealcarcinoma,weanalyzed18laryngealcar—cinomawithcomparativegenomichybridization.Resultsshowthateachonehasdifferentdegreeofvariances,includedgainsandlossesofpartialandwholechromosome.Eacheasehas12.9abnormalregionsaveragely;lossesaremorethangains,equalto7.2and5.7percaserespectively.Mainregionsaregainsinchromosomes3q(78%),5p(61%),11q(56%),1q(50%),8p(44%),8q(39%)and15q(39%),andlossesof3p(70%),5q(78%),9p(67%),13q(50%),1P(44%)and14q(39%).Therearemanyspecificgainsandlossesinseveralchromosomes,especiallytheincreaseofcopynumberkaryotypein1p13?21(8/18),3p21—23(14/18),5p21—22(14/18),9p12一pter(10/18)and13q21—31(8/18),whilethede—creasein1qlI一21(11/18),3q15-21(12/18),8p22-24(6/18),11q12—13(8/18),15q21-23(7/18)和18p11(8/18)arethecharacteristicvarieties.Theseresultssuggestthatthereareoncogene、tumorsuppressorgeneandotherassociatedgenesinvolvedinthetumorigenesis. Keywords:laryngealcarcinoma;comparativegenomichybridization;oncogene;tumorsuppressorgene 喉癌的比较基因组杂交研究 尚超1,富伟能1,徐振明3,李福才1,黄带发1’2, (1.中国医科大学医学遗传学教研室,沈阳110001;2.沈阳军区总医院,沈阳110015;3.沈阳市空军463医院耳鼻喉科,孙开来1,①沈阳110042) 摘要:寻找与喉癌发生进展的相关基因,应用比较基因组杂交技术分析了18例喉癌患者。结果显示,每例喉癌细胞染色体均有不同程度的变化,包括染色体全部或部分的扩增或丢失。平均每例有12.9处异常区域,丢失多于扩增,分别为每例7.2处和5.7处。主要为3q(78%)、5p(6l%)、1lq(56%)、1q(50%)、8p(44%)、8q(39%)和15q(39%)的扩增;3p(70%)、5q(78%)、9p(67%)、13q(50%)、1P(44%)和14q(39%)的丢失。有多条染色体区带上出现特异的扩增或丢失,特别是1p13-21(8/18)、3p21—23(14/18)、5p21-22(14/18)、9p12-pter(10/18)和13q21.31(8/18)的拷贝数增加明显,而1q11—21(11/18)、3q15—21(12/18)、8p22-24(6/18)、11q12.13(8/18)、15q21.23(7/18)和18p11(8/18)区域的丢失为喉癌的特征性变化,说明这些区域中存在与喉癌发生发展密切相关的癌基因、抑癌基因或其他相关基因。 关键词:喉癌;比较基因组杂交;癌基因;抑癌基因 中图分类号:R739.6文献标识码:A文章编号:03794172(2004)06-0539-06 收稿日期:2003—12—16;修回日期:2004—03—26 基金项目:国家自然科学基金(编号:39770794)项目资助[Supp。rtedbyChineseNationalNaturalScienceFound8ti。n(No.39770794)] 作者简介:尚超(1978一),男,辽宁沈阳人,硕士研究生,专业方向:肿瘤遗传学 ①通讯作者。E-mail:klsunt@vip.sina.tom;Tel:024.23265842

实验三 小麦杂交育种技术

《作物育种学》 实 验 报 告 班级: 农学10-4 姓名: 曹跃强 学号: 20100359

实验三小麦杂交育种技术 一、实验目的: 小麦是自花授粉作物,通常自然异交率极低,为了提高育种效率,促进品种间的基因重组,进行小麦的人工有性杂交是小麦育种中最常用的方法。本实验旨在了解小麦的花器结构和开花习性,学习和掌握小麦的有性杂交技术。 二、实验用品 四川农业大学青圃园试验地种植的小麦品种,镊子、剪刀、透明塑料袋、回形针、纸牌、铅笔等。 三、操作方法 1.选穗整穗 选穗是指选择母本的麦穗而言。在母本去雄前,应选择适合的麦穗。入选的麦穗应该是发育良好,健壮和具有本品种典型特征的主茎穗或大分蘖穗。选穗时间一般在麦穗抽出以后、穗下的茎露出叶鞘大约1.5厘米时进行。麦穗初步选中以后,用镊子打开麦穗中部的小花,观察它的花药,如果花药正在由绿变黄,就是理想的杂交穗。因为这样的麦穗当天去雄后,第二天就能授粉杂交。 根据确定的杂交组合,在母本群体内选择典型、健壮植株的主茎穗(刚抽出叶鞘、花药呈绿色),先用镊子去掉穗基部和顶部发育不良的小花每穗留中部10个发育较一致的小穗,再将小穗的上部小花去掉,只留基部外侧两朵发育好的小花,经过上述整穗过程,杂交穗上只留下了十余朵发育良好、生长健壮的小花。

⒉去雄套袋 去雄时用左手大拇指和中指夹住麦穗,用食指轻压外颖的顶部使内外颖分开,右手用镊子插入内外颖的合缝里,轻轻镊出三个雄蕊(注意:不要夹破花药和碰伤柱头),去雄完成后,套上塑料袋,挂号标牌即可。 去雄工作应从穗的一侧由下而上顺序进行,去完一侧再进行另一侧,不能遗漏。去雄时如发生花药破裂(或花药呈黄色)这朵花应剪去,应用酒精擦净镊子,以免发生串粉现象。 ⒊授粉杂交 在去雄后1-3天内进行授粉,结实率较高。授粉以上午8时以后(8-11时)4时以前开花较盛时为宜,授粉前先检查柱头有无损伤。如柱头已呈羽毛状分叉、有光泽,表明正是授粉适期。采集成熟的父本花粉(花药金黄色,有花粉散出)于小杯(或纸上)中,然后立即用授粉器(将花粉)依次放入每朵去雄的花内,全穗授粉后将纸袋套好,牌上写上父本名称,授粉日期,10天后将纸袋去掉。 4.收获 在麦穗成熟期时,及时剪下杂交穗,并将每个杂交穗单独脱粒和保存,以供来年播种检验杂交是否成功。 四、实验结果 2013年3月20日完成小麦去雄套袋,2013年3月23日(上午8-11是)完成小麦授粉杂交,2013年4月2日将纸袋去掉。待麦穗成熟期时,剪下杂交穗,结果:小麦杂交结实率为零。

育种场圃观摩与杂交程序

实验十二育种场圃观摩与杂交程序 一、实验目的 参观大豆、玉米和水稻等主要作物杂交育种试验场圃,了解作物杂交育种程序及各试验阶段的设计及其主要工作内容,学会相关的育种操作技术。 二、内容说明 根据繁殖方式的不同,可将作物分为有性繁殖和无性繁殖两大类。根据作物自然异交率的高低,又可分为自花授粉、异花授粉和常异花授粉等类型。为改进作物的多种性状而采取的育种方法和程序,与繁殖方式紧密相关。自交作物现今的育种方法中仍以常规杂交育种为主,这是最积极最有效的一种育种方法;异交作物则普遍利用杂种优势。常规杂交育种和杂种优势利用均适用于有性繁殖作物。 育种的过程是很复杂而又非常细致运用育种理论和技术的工作。尽管不同作物在各试验阶段所需的材料数目,所作的田间试验设计及主要工作内容有所不同,但其育种程序,一般来说是相同的。自交作物杂交育种基本工作环节是原始材料圃~杂交圃~选种圃~鉴定圃~品种比较圃~区域试验圃~生产试验圃~原种繁殖圃;异交作物杂交种培育基本工作环节是原始材料圃~杂交圃~自交系选育圃~品种比较圃~区域试验圃~生产试验圃~自交系繁殖圃。 本实验通过在作物的主要生育期,由指导教师带领,选择参观一种自交或异交作物的杂交育种试验,并按育种程序观察各试验阶段的田间设计、种植方式、各世代性状遗传变异趋向及特点,并对指导教师讲解认真记录。既要印证新学的育种理论和技术,而且还要学会灵活运用。我们在实际观摩中还应着重了解各试验场圃的作用,材料特点和来源,田间设计方法及对土壤肥力均匀性的要求等。 三、材料用具 自交作物和异交作物各试验阶段的育种材料、育种试验地、田间试验计划书、田间种植图、铅笔、笔记本等。 四、方法步骤 〔一) 自交作物杂交育种试验场圃(以水稻或小麦为代表) 1.原始材料种植从国内外收集的有育种价值的品种资源材料,一般按材料性状归类种植,如抗逆类、优质类、早熟类等。试验设计采用顺序排列,每份材料种一个小区(2~5行),逢零设对照,不设重复。主要工作是观察和研究材料特征特性,每年选出

2020基因组时代产前诊断面临的机遇和挑战

2020基因组时代产前诊断面临的机遇和挑战 关键词:产前诊断;染色体微阵列分析;全外显子组测序;全基因组测 自20世纪70年代开始,染色体核型分析技术作为诊断胎儿染色体异常的金标准已使用多年,但该技术存在分辨率较低(5~10Mb)、培养周期长、检测通量低及有培养失败风险等局限性。随后,靶向诊断技术(FISH、QF-PCR、MLPA)的出现,大大缩短了检测时间,与染色体核型技术联合应用,可早期诊断常见的胎儿染色体异常。此外,Sanger测序作为基因变异检测的金标准,可用于明确致病的单基因疾病的产前诊断。然而,以上技术均无法实现在全基因组范围内进行快速、高分辨率地诊断胎儿致病性变异。 2013年,美国妇产科医师学会(ACOG)推荐染色体微阵列分析(chromosomal microarray analysis,CMA)作为胎儿结构畸形的一线诊断方案,标志着产前基因组时代的到来。随着基因组检测技术的迅猛发展,CMA、拷贝数变异测序(copy number variation sequencing,CNV-seq)、全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)等新兴技术已逐渐被应用于产前诊断领域。此类技术的应用,在显著提高胎儿遗传学病因诊断率的同时,也面临着诸多挑战,如变异结果的分析与解读、产前样本的特殊性、临床意义不明的变异(variant of uncertain significance,VOUS)及胎儿和父母的偶然发现(与检测目的无关的变异)等。如何正确、合理、有效地利用基因组检测技术进行

产前诊断是临床医生共同关心的重要问题。 1 基因组时代带来的机遇 不同于传统的遗传学检测技术,基因组时代带来了更多高分辨率技术,如CMA、CNV-seq、WES以及全基因组测序(wholegenome sequencing,WGS)技术,可检测从染色体水平到拷贝数变异水平甚至单碱基水平变异,发现的病种也大大增加。这些技术应用于产前诊断,可显著提升产前遗传学检测阳性率,对大量原因未明的畸形胎儿进行病因学诊断,大大推动了产前遗传学诊断技术的应用和发展。CMA、CNV-seq技术现已被临床广泛接受与使用。 1.1 CMA和CNV-seq CMA技术又称“分子核型分析”,分为两大类:微阵列比较基因组杂交(array-based comparative genomic hybridization,aCGH)和单核苷酸多态性微阵列(single nucleotidepolymorphism array,SNP array)技术,两者均可以在全基因组范围内检测非整倍体、染色体大片段结构异常及微缺失微重复,具有检测分辨率高(100kb)、准确性高、无需细胞培养、检测周期短(3d)等优势。此外,SNP array还可检测三倍体、母体细胞污染、单亲二倍体和亲缘关系。CMA技术首先被应用于智力低下、发育迟缓、先天畸形、自闭症谱系障碍等疾病的遗传学病因诊断,随后在产前诊断领域被证实了有重要的临床应用价值。2012年,Wapner等[1]基于产前诊断样本开展的一项大规模研究发现,在超声结构异常但核型正常的胎儿中,CMA可增加6%的染色体异常检出率;在超声结构正常且核型正常的胎儿中,CMA可

cDNA文库和基因组文库比较

cDNA文库和基因组文库比较 cDNA文库:以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体(常用噬菌体或质粒载体)连接后转化受体菌,则每个细菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。 基因组文库: 一个生物体的基因组DNA用限制性内切酶部分酶切后,将酶切片段插入到载体DNA分子中,所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体,将包含这个生物体的整个基因组,也就是构成了这个生物体的基因文库。 基因组DNA文库与cDNA文库的比较: 1 基因组DNA文库的优点相对于cDNA文库,基因组文库的优点: cDNA克隆只能反映着mRNA的分子结构,没有包括基因组的间隔序列, cDNA文库中,不同克隆的分布状态总是反映着mRNA的分布状态,即:高丰度mRNA的cDNA克隆,所占比例较高,分离基因容易;低丰度mRNA的cDNA克隆,所占比例较低,分离基因困难; 从cDNA克隆中,不能克隆到基因组DNA 中的非转录区段序列,不能用于研究基因编码区外侧调控序列的结构与功能. 2 cDNA文库的主要优点: ①cDNA文库以mRNA为材料,特别适用于某些RNA病毒等的基因组结构研究及有关基因的克隆分离. ②cDNA文库的筛选比较简单易行. ③每一个cDNA文库都含有一种mRNA序列,这样在目的基因的选择中出现假阳性的概率就会比较低,因此阳性杂交信号一般都是有意义的,由此选择出来的阳性克隆将会含有目的基因. ④cDNA文库可用于在细菌中能进行表达的基因的克隆,直接应用于基因工程操作. ⑤cDNA克隆还可用于真核细胞mRNA的结构和功能研究. 3 cDNA克隆的主要的缺点: cDNA文库所包含的遗传信息要远远少于基因组DNA文库,并且受细胞来源或发育时期的影响. cDNA文库虽能反映mRNA的分子结构和功能信息,但不能直接获得基因内含子序列和基因编码区外大量调控序列的结构与功能方面信息. 在cDNA文库中,相应于高丰度mRNA 的cDNA克隆所占的比例比较高,分离起来比较容易,而相应于低丰度mRNA的cDNA克隆所占的比例则比较低,因此分离也就比较困难.

小麦的有性杂交技术

小麦的有性杂交技术-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

小麦的有性杂交技术实验 一、目的: 了解小麦的花器结构和开花习性, 掌握小麦的有性杂交技术. 二、实验原理 小麦是自花授粉作物,通常自然异交率极低,为了提高育种效率,促进品种间的基因重组,进行小麦的人工有性杂交是小麦育种中最常用的方法。 ㈠小麦的花器构造 小麦属复穗状花序,由许多互生的小穗组成,小穗基部着生两个护颖和3-9朵小花,但正常发育的都是基部的2-5朵小花,小穗上部的小花往往退化。 每朵小花自外向里有外颖、内颖各1片;鳞片2个;雄蕊(花丝、花药)3个;雌蕊(子房、柱头、花柱)1个,呈羽毛状分裂。外颖顶端有芒或无芒 ㈡开花习性 小麦多数品种为开颖授粉,也有少数闭颖授粉。通常小麦抽穗2-4天开花(有的当天就开花,也有的抽穗10天才开花),小麦的开花昼夜进行,其开花的高峰期随地区、品种、当时温、湿度有所差异。通常一天有两个高峰,上午8-11时,下午约2-6时开花最盛,小麦开花的最适温度18-23℃,最适相对湿度70-80%,小麦花粉在田间条件下的生活力约20分钟。 小麦的开花顺序,就全株而言先主穗后分蘖穗;同一穗上,先中部的小穗,然后依次向上、向下两端开放;就一个小穗而言,先基部第一朵小花,然后依次向上,全穗开花约3-5天。 小麦开花时,鳞片吸水膨胀,迫使外颖张开,同时花丝迅速伸长并伸出颖片外,花粉囊破裂而散粉,一朵小花开花时间很短,大约15-20分钟,开花后花粉落在柱头上1-2小时开始萌发 三、所需用品

1.用品试验地种植的小麦品种,镊子、剪刀、75%的酒精、透明纸袋、纸牌回形针、小杯。 四、操作方法 1.普通法 (1)选穗整穗 根据确定的杂交组合,在母本群体内选择典型、健壮植株的主茎穗(刚抽出叶鞘、花药呈绿色) 用镊子去掉穗基部和顶部发育不良的小花每穗留中部10个发育较一致的小穗.用镊子将小穗的上部小花去掉,只留基部外侧两朵发育好的小花. 全穗约留20朵左右小花 ⒉去雄套袋 去雄时用左手大拇指和中指夹住麦穗,用食指轻压外颖的顶部使内外颖分开,右手用镊子插入内外颖的合缝里,轻轻镊出三个雄蕊(注意:不要夹破花药和碰伤柱头). 去雄工作应从穗的一侧由下而上顺序进行,去完一侧再进行另一侧,不能遗漏.去雄时如发生花药破裂(或花药呈黄色)这朵花应剪去,应用酒精擦净镊子,以免发生串粉现象. 去雄完毕,即刻套袋隔离. 挂号标牌 ⒊授粉: 在去雄后1-3天内进行授粉,结实率较高。授粉以上午8时以后(8-11时)4时以前开花较盛时为宜,授粉前先检查柱头有无损伤。如柱头已呈羽毛状分叉、有光泽,表明正是授粉适期。采集成熟的父本花粉(花药金黄色,有花粉散出)于小杯(或纸上)中,然后立即用授粉器(将花粉)依次放入每朵去雄的花内,全穗授粉后将纸袋套好,牌上写上父本名称,授粉日期,10天后将纸袋去掉。 ㈡“小麦捻调穗”杂交法

基因组翻译最终版

摘要 我们做了一个牛-羊的阵列比较基因组杂交试验,使用一条基于牛基因组上设计的平滑的含有385,000个寡核苷酸的探针来确定羊基因组中的拷贝数变异(CNVs),用来分析意大利母羊的乳制品,和乳肉两用的品种(Bagnolese,Comisana,Laticauda,Massese,Sarda,,和Valle del Belice)。我们确定了135CNV的区域(其中24个已经不止在一个动物中被报道过了)覆盖了大小为10.5Mb,平均数和中位数分别为77.6kb和55.9kb,被简称为牛基因组(0.398%)的虚拟羊的基因组。通过对已确定羊的CNVRs和已经报道过的牛、山羊基因组的CNVRs杂交分析得出:羊与其它物种的CNVRs的重叠存在显著差异。(P<0.0001)这表明不同的基因组区域可能包含经常性变异的CNVRs。许多羊的CNVRs包含了许多具有生物学功能的基因。评价这些基因的相关功能仍需进行进一步的研究。 1.引言 随着诸如阵列比较基因组杂交等大量基因组分析方法的到来,拷贝数变异CNVs(大小从1Kb到几Mb 的DNA片段与参考的基因组间进行比较发现,该DNA存在一个易变的拷贝数目)代表了遗传变异的来源。举个例子,在集合许多的研究发现人类基因组中大概有30%的基因是受CNVs影响的。CNVs可以改变基因的结构和剂量,可以基因的表达和功能,根据这些作用,CNVs有在决定表观差异时发挥重要的作用的潜能。许多的CNVs代表良性的多态性变种,然而许多其它的CNVs却是导致或是与人类中的孟德尔遗传病或者复杂的遗传病有关。随着在人类中创举性试验的开展,在广泛的基因组CNVs的调查中:老鼠、鼠、黑猩猩、恒河猴、狗、猪、牛、山羊(goat)和鸡已经相继被报道存在CNVs了。这表明该种变异普遍存在于脊椎动物和低等物种中。通过使用牛和人的基因组来进行山羊(goat)与大猩猩的跨物种aCGH实验的调查中就分别考虑了两种反刍动物和两种灵长类动物的亲近程度。跨物种杂交的实验同样也适用于使用基于阵列的鸡去识别火鸡、鸭子和斑马雀中的CNVs。此外,灵长类动物(人大猩猩和恒河猴)的比较分析和反刍动物(牛和山羊(goat))的比较分析中表明了经常性的CNVs跨亲密物种而存在,这表明了祖先断节的重复数和其它的机制可能会促进CNVs的形成。 通过对一些在家畜中的研究表明,CNVs影响与表性特征有关的基因和基因组区域。举个例子:主导猪白色斑点所在处的基因包括了由KIT基因拷贝数目决定等位基因。在SOX5基因的第一个内含子中的CNV通过引起PRLR和SPEF2的部分重复引导致了鸡的豌豆冠性状和影响了avin物种晚期羽化的轨迹。CNV同时也影响羊(sheep)和山羊中的豚鼠轨迹,同时也促进这两种羊的毛皮颜色变异。 羊(sheep)基因组不断的从进化遗传学、细胞遗传学和混合辐射图谱学中不断得到改进。基于牛、狗和人类基因组集合的虚拟基因组图谱,最近也被生产出来了,这次试验充分使用了两在种反刍动物间的同源性和保守的共线性,和从比较基因组学中可以得到的一些更高级的数据。接着,国际羊(sheep)基因联盟产生了提一张绵羊(ovine)基因组图谱的草图,但就其组装和注解而言,能需要进一步的完善。此外,在跨越大量品种的sheep hapmap课程中使用和发展中低密度的的单核苷酸多态(SNP)板,是为了更好的评价这些物种中的差异程度。然而,羊(sheep)基因组中的CNVs的差异水平到目前为止仍未被评估过。 我们使用了基于牛基因组的跨物种aCHG实验,初步得到了绵羊(sheep)基因组中CNVs 的比较图谱。

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