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大豆LEA基因家族全基因组鉴定_分类和表达

大豆LEA基因家族全基因组鉴定_分类和表达
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全基因组关联分析的原理和方法

全基因组关联分析(Genome-wide association study;GWAS)是应用基因组中 数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide ploymorphism ,SNP)为分子 遗传标记,进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析,通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。 随着基因组学研究以及基因芯片技术的发展,人们已通过GWAS方法发现并鉴定了大量与复杂性状相关联的遗传变异。近年来,这种方法在农业动物重要经济性状主效基因的筛查和鉴定中得到了应用。 全基因组关联方法首先在人类医学领域的研究中得到了极大的重视和应用,尤其是其在复杂疾病研究领域中的应用,使许多重要的复杂疾病的研究取得了突破性进展,因而,全基因组关联分析研究方法的设计原理得到重视。 人类的疾病分为单基因疾病和复杂性疾病。单基因疾病是指由于单个基因的突变导致的疾病,通过家系连锁分析的定位克隆方法,人们已发现了囊性纤维化、亨廷顿病等大量单基因疾病的致病基因,这些单基因的突变改变了相应的编码蛋白氨基酸序列或者产量,从而产生了符合孟德尔遗传方式的疾病表型。复杂性疾病是指由于遗传和环境因素的共同作用引起的疾病。目前已经鉴定出的与人类复杂性疾病相关联的SNP位点有439 个。全基因组关联分析技术的重大革新及其应用,极大地推动了基因组医学的发展。(2005年, Science 杂志首次报道了年龄相关性视网膜黄斑变性GWAS结果,在医学界和遗传学界引起了极大的轰动, 此后一系列GWAS陆续展开。2006 年, 波士顿大学医学院联合哈佛大学等多个研究机构报道了基于佛明翰心脏研究样本关于肥胖的GWAS结果(Herbert 等. 2006);2007 年, Saxena 等多个研究组联合报道了与2 型糖尿病( T2D ) 关联的多个位点, Samani 等则发表了冠心病GWAS结果( Samani 等. 2007); 2008 年, Barrett 等通过GWAS发现了30 个与克罗恩病( Crohns ' disrease) 相关的易感位点; 2009 年, W e is s 等通过GWAS发现了与具有高度遗传性的神经发育疾病——自闭症关联的染色体区域。我国学者则通过对12 000 多名汉族系统性红斑狼疮患者以及健康对照者的GWAS发现了5 个红斑狼疮易感基因, 并确定了4 个新的易感位点( Han 等. 2009) 。截至2009 年10 月, 已经陆续报道了关于人类身高、体重、 血压等主要性状, 以及视网膜黄斑、乳腺癌、前列腺癌、白血病、冠心病、肥胖症、糖尿病、精神分 裂症、风湿性关节炎等几十种威胁人类健康的常见疾病的GWAS结果, 累计发表了近万篇 论文, 确定了一系列疾病发病的致病基因、相关基因、易感区域和SNP变异。) 标记基因的选择: 1)Hap Map是展示人类常见遗传变异的一个图谱, 第1 阶段完成后提供了 4 个人类种族[ Yoruban ,Northern and Western European , and Asian ( Chinese and Japanese) ] 共269 个个体基因组, 超过100 万个SNP( 约1

全基因组选择及其在奶牛育种中的应用

发表于《中国奶牛》,2011 全基因组选择育种技术及在奶牛育种中应用进展 范翌鹏1孙东晓1* 张勤1张胜利1张沅1刘林2 (1.中国农业大学动物科技学院,北京,100193; 2.北京奶牛中心. 北京. 100085) 摘要:全基因组选择是指基于基因组育种值(GEBV)的选择方法,指通过检测覆盖全基因组的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体进行遗传评估,以期获得更高的育种值估计准确度。由于可显著缩短世代间隔,全基因组选择作为一种育种新技术在奶牛育种中具有广阔的应用前景,目前已经成为各国的研究热点。不同国家的试验结果表明,在奶牛育种工作,基于GEBV 的遗传评估可靠性在20-67%之间,如果代替常规后裔测定体系,可节省92%的育种成本。本文综述了全基因组选择的基本原理及其在各国奶牛育种中的应用现状和所面临的问题。 关键词:全基因组选择,奶牛育种 Genome-Wide Selection and its Application in Dairy Cattle FAN YiPeng, SUN Dongxiao, ZHANG Qin, ZHANG Shangli, ZHANG Yuan, LIU Lin (College of Animal Science Technology, China Agricultural University, Beijing, 100193) Abstract: Genomic selection refers to selection decisions based on genomic breeding values (GEBV). The GEBV are calculated as the sum of the effects of dense genetic markers, or haplotypes of these markers, across the entire genome, thereby potentially capturing all the quantitative trait loci (QTL) that contribute to variation in a trait. Genomic selection has become a focus of study in many countries as the new breeding method. Reliabilities of GEBV for young bulls without progeny test results in the reference population were between 20 and 67%. By avoiding progeny testing, bull breeding companies could save up to 92% of their costs [1]. In this paper, we first review the progress of genomic selection, including the principle, methods, accuracy and advantages of genomic selection. We then review the application of genomic selection in dairy cattle. Key words: Genomic Selection, Dairy Breeding 全基因组选择(Genomic Selection,GS),即全基因组范围的标记辅助选择(Marker Assisted Selection, MAS),指通过检测覆盖全基因组的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体进行遗传评估,以期获得更高的育种值估计准确度。研究已表明,标记辅助选择可提高奶牛育种遗传进展[2][3],但是在目前奶牛育种工作中却无法大规模推广应用标记辅助选择。因为奶牛的生产性状和健康性状均受大量基因座位共同影响,通过有限数量的已知标记无法大幅度加快遗传进展;其次,通过精细定位策略鉴定主效基因需花费大量人力物力和时间;而且利用标记信息估计育种值的计算方法也很复杂。全基因组选择基于基因组育种值(Genomic Estimated Breeding Value, GEBV)进行选择,其实施包括两个步骤:首先在参考群体中使用基因型数据和表型数据估计每个染色体片段的效应;然后在候选群体中使用个体基因型数据估计基因组育种值(genomic breeding value,GEBV)[4],模拟研究证明,仅仅通过标记预测育种值的准确性可以达到0.85(指真实育种值与估计育种值之间的相关,而可靠性则指其平方)。如果在犊牛刚出生时即可达到如此高的准确性,对奶牛育种工作则具有深远意义。模拟研究表明:对于一头刚出生的公犊牛而言,如果其GEBV的估计准确性可以达到经过后

全基因组选择育种策略及在水产动物育种中的应用前景(精)

中国水产科学 2011年7月, 18(4: 936?943 Journal of Fishery Sciences of China 综述 收稿日期: 2011?03?14; 修订日期: 2011?04?10. 基金项目: 国家自然基金资助项目(30730071; 30972245; 农业科技成果转化资金项目(2010GB24910700. 作者简介: 于洋(1987?, 硕士研究生. E-mail: yuy8866@https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html, 通信作者: 张晓军, 副研究员. E-mail: xjzhang@https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html, DOI: 10.3724/SP.J.1118.2011.00935 全基因组选择育种策略及在水产动物育种中的应用前景 于洋1,2 , 张晓军1 , 李富花1 , 相建海1 1. 中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室, 山东青岛266071; 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049 摘要: 全基因组选择的概念自2001年由Meuwissen 等提出后便引起了动物育种工作者的广泛关注。目前, 澳大利亚、新西兰、荷兰、美国的研究小组已经应用该方法进行了优质种牛的选择育种, 并取得了很好的效果。此外在鸡和猪的选择育种中也有该方法的应用, 但在水产动物选育中尚未见该方法使用的报道。本文对“全基因组选择育种”的概念和提出背景进行了归纳, 对全基因组选择育种的优势进行了阐述, 并详细介绍了其具体的策略, 总结了目前全基因组育种所广泛采用的方法以及取得的成果, 旨在为该方法在水产动物育种方面的应用研究提供科学参考。 关键词: 全基因组选择; 水产动物育种; SNP; QTL; 全基因组育种值估计 中图分类号: S96 文献标志码: A 文章编号: 1005?8737?(201104?0935?08 人类对于动物的选择育种由来已久, 最初所进行的只是简单的人工驯化。随着遗传学研究的发展, 尤其是“数量遗传学理论”的提出, 动物育种技术进入快速发展时

转基因大豆发展状况及其安全性

题目:《转基因大豆发展状况及其安全性》 201230440316 12家具1班莫智辉101号摘要:世界转基因作物发展迅猛, 其中转基因大豆无论种植面积还是作物产量方面均占 有较大比例,但其安全性受到人们极大关注。本文将从转基因大豆发展现状、转基因方法、转基因大豆种类及其安全性等方面对其做一简单蛛述,并对转基因大豆前景进行展望。 关键词:转基因大豆;安全性;展望; 1 转基因大豆概述及现状 转基因大豆可以抵抗杀草剂——草甘膦(毒滴混剂)。草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。这种大豆被称为转基因大豆。而这种转基因技术终于走出实验室和试验田,进入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。 转基因大豆的研制是为了配合草甘膦除草剂的使用。除草剂有选择性的和非选择性的,草甘膦是一种非选择性的除草剂,抗草甘膦转基因作物是目前全球播种面积最大的转基因作物。草甘膦杀死植物的原理在于破坏植物叶绿体或者质体中的EPSPS(5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶)。通过转基因的方法,让植物产生更多的EPSPS酶,就能抵抗甘草膦,从而让作物不被草甘膦除草剂杀死。有了这样的转基因大豆,农民就不必像过去那样使用多种除草剂,而可以只需要草甘膦一种除草剂就能杀死各种杂草。当前除了大豆之外,还有很多其他抗甘草膦的转基因作物,包括油菜、棉花、玉米等。除了抗草甘膦作物之外,还有抗草丁膦除草剂的作物,不过草丁膦与草甘膦杀灭植物的原理并不相同,而培养这两类作物所转的基因也不同。而当前转基因大豆主要用来提炼大豆油。 在农业生物技术领域, 转基因作物研究与开发在全球范围内取得举世瞩目进展。目前种植转基因作物的主要国家有美国、阿根廷、加拿大、中国、巴西和南非。2003年, 美国转基因作物种植面积为4280万公顷, 比上一年增加10%, 占全球转基因作物总种植面积的63%;阿根廷居第二, 占21%;加拿大占6%;巴西和中国各占4%;南非占1%。这六个国家占全球种植总面积的99%。其中转基因大豆无论种植面积还是作物产量方面均占有较大比例, 而且一直保持着增长趋势[1]。营养学家称21世纪是“大豆的世纪”, 可见转基因大豆在转基因物及未来食品中占有重要地位。 2 转基因大豆研究概况 大豆高效遗传转化一直是植物基因工程领域的难点之一。其主要原因是转化以后从转化组织的细胞上再生植株比较困难。虽然已经有了再生频率相对较高的再生系统包括体细胞胚胎发生和器官发生再生系统, 然而, 这些再生系统尚不能与现有的植物转化方法很好地结合, 转化效率依然没有显著提高。

基因组学(复习)

王前飞: (1)为什么要研究表观遗传学? 答: 表观遗传学主要通过DNA 的甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA 调控等方式控制基因表达。表观遗传学是近几年兴起的而且发展迅速的一个研究遗传的分支学科,其研究和应用不仅对基因表达、调控、遗传有重要作用,而且在肿瘤、免疫等许多疾病的发生和防治以及干细胞定向分化研究、基因芯片中亦具有十分重要的意义。表观遗传学补充了“中心法则”忽略的两个问题,即哪些因素决定了基因的正常转录和翻译以及核酸并不是存储遗传信息的唯一载体;在分子水平上,表观遗传学解释了DNA序列所不能解释的诸多奇怪的现象。如: 同一等位基因可因亲源性别不同而产生不同的基因印记疾病,疾病严重程度也可因亲源性别而异。表观遗传学信息还可直接与药物、饮食、生活习惯和环境因素等联系起来,营养状态能够通过改变表观遗传以导致癌症发生,尤其是维生素和必需氨基酸。 此外,表观遗传学信息的改变,对包括人体在内的哺乳动物基因组有广泛而重要的效应,如转录抑制、基因组印记、细胞凋亡、染色体灭活等。DNA 甲基化模式的改变,尤其是某些抑癌基因局部甲基化水平的异常增加,在肿瘤的发生和发展过程中起到了不容忽视的作用。研究发现,肿瘤细胞DNA 存在广泛的低甲基化和局部区域的高甲基化共存现象,以及总的甲基化能力增高,这3个特征各以不同的机制共同参与甲基化在肿瘤发生、发展中的作用。如胃癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌、胰腺癌等众多恶性肿瘤都不同程度地存在一个或多个肿瘤抑制基因CpG 岛甲基化。而表观遗传学改变在本质上的可逆性,又为肿瘤的防治提供了新的策略。所以,随着表观遗传学研究的深入,肯定会对人类生长发育、肿瘤发生以及遗传病的发病机制及其防治做出新的贡献,也必将在其他领域中展示其不可估量的作用和广阔的前景。 (2)表观遗传学涉及到哪些方面? 答: 表观遗传学的研究内容主要包括:DNA甲基化、组蛋白的末端修饰和变异体、DNAaseⅠ高敏感位点、非编码RNA、转录因子及其辅助因子、顺式调控元件和基因组印记等。 (3)什么因素会影响基因表达水平? 答: 基因选择性转录表达的调控( DNA甲基化,基因印记,组蛋白共价修饰,染色质重塑) 基因转录后的调控(基因组中非编码RNA,微小RNA(miRNA),反义RNA、内含子、核糖开关等) 1.转录水平的调控:包括DNA转录成RNA时的是否转录及转录频率的调控,DNA 的序列决定了DNA的空间构型,DNA的空间构型决定了转录因子是否可以顺利的结合到DNA的调控序列上,比如结合到TATA等序列上。 2.翻译水平的调控:翻译水平的调控又可以分成翻译前的调控和翻译后的调控。 a、翻译前的调控主要是RNA编辑修饰。 b、翻译后调控主要是蛋白的修饰,蛋白修饰后可以成为有功能的蛋白或者有隐藏功能的蛋白。 在真核和原核细胞中,从基因表达到蛋白质合成,其间有许多地方受到调控,这

转基因大豆检测技术研究进展

转基因大豆检测技术研究进展 [摘要]大豆的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。转基因大豆已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力。由于转基因产品的安全性在世界范围内引起广泛关注,对转基因检测技术的要求也越来越高,因此,对转基因大豆检测技术的研究成为近年来研究的热点。重点介绍以蛋白质和核酸为目标的检测技术,如EI。ISA、PCR和基因芯片技术的最新进展,并对不同方法的优缺点进行比较,为转基因大豆快速检测方法的选择、改进和后续研究提供参考。[关键词]转基因大豆;检测技术;蛋白质;核酸 Abstract:Soybean transformation research is a/hot spot0in the area of plant molecular genetics. Transgenic soybean has become the important power of soybeans industry development in the worlds' major producers of soybean. The different points on potential ecological risks and the impact of transgenic products on human health attracted worldwide attention. With the increase of transgenic products, the transgenic detection technology requirements should be established and perfected. The advance in detection techniques of transgenic soybean were summarized focusing on the protein and nucleic acid for target detection technology,such as new research on ELISA,PCR and gene chip techn0109y,and their characteristic were compared to provide references for transgenic soybean fast detection selection,improvement and subsequent research. Key words:transgenosis soybean;detection technology;protein;nucleic acid. 转基因大豆,是指利用转基因技术,通过基因工程方法导入外源基因所培育的具有特定性状的大豆品种。转基因大豆是种植面积最大的转基因作物,而随着转基因作物及其产品的大规模商业化,其安全性以及对人类健康和生态环境的潜在威胁受到国际社会和广大民众的广泛关注,对转基因成分的检测越来越受到重视。为此,对转基因大豆检测技术进行了综述,并对其优缺点进行比较,以期对转基因大豆快速检测方法的选择、改进和后续研究提供参考。

茄科物种全基因组抗病基因鉴定及其进化分析

茄科物种全基因组抗病基因鉴定及其进化分析随着测序技术的快速发展,近年来多个茄科物种的基因组数据相继被释放,这为全基因组范围鉴定抗病基因和物种间比较基因组学的应用提供了平台。植物中大部分(80%)抗病基因属于NBS-LRR类。 本研究通过隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)和BLAST的方法从栽培番茄Heinz1706、野生番茄LA716、栽培马铃薯DM1-3、栽培辣椒Zunla-1、野生辣椒Chiltepin和栽培烟草TN90中分别鉴定出463、485、1,152、1,665、2,042和374个NBS-LRR类抗病基因。相比已报道的结果,本研究从番茄 Heinz1706和马铃薯DM1-3中鉴定出69和397个新抗病基因。 辣椒基因组内(尤其是野生辣椒Chiltepin)的抗病基因数目在已报道的二 倍体物种中是最大的。使用BLSATN的方法(E值为1e-10),我们将本研究从茄科物种鉴定出的绝大多数抗病基因(>92%)划分到了87个抗病基因亚家族中,其中16个亚家族为TIR-NBS-LRR(TNL)类,71个为non-TNL(n TNL)类。 分析表明,TNL类抗病基因家族的基因结构较n TNL类抗病基因亚家族的基因结构更保守。本研究以番茄基因组的抗病基为对象构建了147个VIGS沉默载体,覆盖番茄Heinz1706中81个抗病基因亚家族的64个,为未来番茄抗病基因的克隆提供了新的途径。 虽然茄科物种间抗病基因数目有巨大的差异(如野生辣椒Chiltepin中有2,042个抗病基因而栽培番茄Heinz1706只有463个),但是各个物种内抗病基因亚家族的数目却差不多(如野生辣椒Chiltepin和栽培番茄Heinz1706分别包含83和81个抗病基因亚家族)。进一步分析发现,茄科物种间抗病基因数目的差异主要是由一些大的抗病基因亚家族造成,例如辣椒中22个大的抗病基因亚家族

中国转基因食品现状

中国转基因食品现状 【摘要】转基因技术成熟,使转基因在全球应用范围大幅度提高。本文写了转基因在中国的应用及政府的态度和潜在危害及转利弊,以及对转基因前景进行展望。 【关键词】转基因食品发展现状安全 转基因食品是指利用基因工程(转基因)技术(Transgene technology)在物种基因组中嵌入了外源基因的食品,包括转基因植物食品、转基因动物食品和转基因微生物食品。目前,转基因生物技术的研究,大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。 生物技术成为20世纪末发展最为迅速的高新技术之一。生物技术的发展,特别是以基因工程、发酵工程、细胞工程为代表的现代生物技术的发展促使发酵、食品、轻工等传统产业发生了深刻的变革,同时为人类解决人口膨胀、食物短缺、能源匮乏、疾病防治和环境污染等问题带来了新的希望。可以预期以生物技术为基础的转基因食品产业将在本世纪得到更规范、更深层的发展,它的进步将推动整个食品业的发展,并对提高人类的身体素质起到举足轻重的作用。 1转基因食品的发展现状 1.1国际转基因食品发展现状 自世界上第一例转基因烟草1983年问世以来,转基因技术研究范围不断扩大,研究内容包括抗虫、抗病、抗除草、品质改良等大面积种植的转基因作物有棉花、大豆、水稻、玉米等。 国际农业生物技术应用服务组织说,2014年全球转基因作物种植面积1.815亿公顷。转基因作物种植面积前六位为美国(7310万公顷)、巴西(4220万公顷)、

阿根廷(2430万公顷)、印度和加拿大(各1160万公顷)和中国(390万公顷) 。 近十几年来,现代生物技术的发展在农业上显示出强大的潜力,并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。但是,转基因食品在世界各个国家和地区之间的发展是不均衡的。美国是应用转基因技术最多的国家,在转基因动物研究方面,加拿大、阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的国家。世界上应用转基因技术比较多的国家还有墨西哥、西班牙和南非等。 1.2我国转基因食品发展现状 我国同样很重视转基因技术的应用研究,中国的基因改良作物研究始于20世纪80年代,并得到了国家重点科技攻关项目的支持。经过30多年的努力,我国己经形成了从基础研究到产品研发的较为完整的技术体系。中国农业部已经批准种植的转基因农作物有:甜椒、西红柿、土豆;主粮作物有玉米、水稻。今后可能陆续批准的农作物有小麦、甘薯、谷子、花生等。进口的转基因食品有大豆油、菜子油、大豆等。 目前,我国转基因作物研究在发展中国家中居领先地位,在水稻、棉花等领域已达到了国际先进水平。应用于棉花、水稻等大田作物的转基因技术集中代表了中国转基因作物的研发状况。 2 转基因食品的安全性评价 自从转基因技术问世以来,关于转基因食品是否安全,即食用转基因食品对人类健康是否有不良影响,转基因技术对环境、物种的进化是否有影响等、科学界一直争论不休。建立农业转基因食物评价制度是世界各国的普遍做法。 目前几乎每个发展中国家都面临着人口增长与耕地面积减少的巨大压力,解决这一问题的唯一办法就是通过高新技术来提高农业生产效率。转基因技术的大规模应用可以显著地降低生产成本,提高生产效率。从这个角度看转基因作物存在是必要的我们要对转基因食品有一个客观的认识。 但是转基因作物可能本身成为杂草、转基因作物的亲缘野生种成为杂草或超级杂草、转基因作物可能产生新的病毒疾病、转基因作物对非目标生物的危害、破坏生物多样性、转基因作物对生态系统及生态过程的影响、其他一些不可预计

全基因组选择在猪育种上的研究进展

全基因组选择在猪育种上的研究进展 自野生动物被驯化以来,科学家一直致力于提高畜禽育种值的研究。近半个世纪来,畜禽育种值估计的方法主要经历了综合选择指数法、同期群体比较法、最佳线性无偏预测法(Best LinearUnbiased Prediction,BLUP)、分子标记辅助选择育种(MAS)以及近几年快速发展的GS 法。同时,随着高密度基因芯片的出现和高通量测序技术的快速发展,单核苷酸多态性(SingleNucleotide Polymorphism,SNP)分型成本快速下降,GS 才逐渐引起畜禽界的关注。特别是Schaeffer发现,在奶牛育种中利用GS比后裔测定可节约成本97%,且遗传进展可提高3~4倍后,全球掀起了一股研究GS的热潮。 全基因组选择(GS) 什么是GS 2001年,Meuwissen等人最先提出GS,实质为全基因组范围的标记辅助选择。其理论基础是应用整个基因组的标记信息和各性状值来估计每个标记或染色体片段的效应值,然后将效应值加和即得到基因组育种值(GenomicEstimated Breeding Value,GEBV)。GS在某种程度上是MAS的延伸,弥补了在MAS 中标记数量只能解释一部分遗传方差以及数量性状位点(QuantitativeTrait Locus,QTL) 定位困难的缺点。其中心任务是提高GEBV值的准确性,并尽可能准确地估计每个标记的效应。而估计标记效应的方法在实际运用中以BLUP法为主;Bayes法虽其准确性高于BLUP,但因其计算复杂,需在超级计算机上运行而限制其应用。不过随着快速算法的开发和计算机硬件的改进,Bayes法的运算效率有望提高。 为什么选用GS GS的优势 与MAS相比,GS的优势主要表现在: 1)能对所有的遗传和变异效应做出准确的估计。而MAS 只能对部分遗传变异进行检测,且容易高估其遗传效应。 2)缩短世代间隔、提高畜禽年遗传进展、降低生产成本等,这在需要后裔测定的家畜中尤为明显。如GS给奶牛育种带来了巨大经济效益。 3)早期选择准确率高。 4)对于较难实施选择的性状具有重大影响。如低遗传力性状、难以测定的性状等。 5)GS在提高种群的遗传进展前提下,还能降低群体的近交增量。 GS的可靠性

转基因大豆发展现状

转基因大豆发展现状 摘要:大豆起源于中国,不仅是人类主要的油料作物和植物性蛋白来源,而且是重要的工业原料,在我国粮食安全及国民经济中占有重要地位。人们对大豆的需求量逐年增加,但与玉米、水稻等禾谷类作物相比,大豆绝对产量很低,如按能量转换计算,大豆产量只有玉米的1/3,加上大田除草等工作量大,导致大豆比较效益低,制约大豆生产。育种工作者利用杂交、诱变等手段已培育大量优良新品种,但进步相对较慢,不能满足人类对大豆产量和品质的需求。但大豆生产受病、虫害和干旱等不利因素的影响,产量很不稳定,虽然常规育种技术在抗性品种中发挥了重要作用,但是由于受物种间杂交不亲和性及与不良性状连锁等因素影响而难以利用, 使常规育种受到了限制,因此,现代生物工程技术可以打破生物之间的界限来实现遗传物质的重新组合,因而可按照人类预先设计来改造生物,成为解决农业问题的一条重要出路。大豆比其它作物在遗传操作技术的某些方面难度较大,但随着现代生物技术的飞速发展,大豆的生物技术研究取得了较大的突破。80年代以来,已分别建起细胞、组织和原生质体水平的植株再生体系。 关键词:转基因大豆外源基因遗传转化方法 1转基因大豆类别 1.1抗虫转基因大豆 农作物害虫给农业生产带来严重的危害。在世界范围内,虫害造成的损失约占农作物总收获量的13%,每年大约损失数千亿美元大豆生育期间受害虫侵害严重,常给大豆生产造成巨大损失。大量喷施化学杀虫剂,不仅会增强害虫的抗药性,使益虫及其它生态区系遭受破坏,而且严重污染环境,提高生产成本,破坏生态平衡。常规的育种时限较长,但利用生物工程技术可缩短时限,并且局限性小。抗虫转基因研究涉及到来自苏云金杆菌的Bt基因和豇豆胰蛋白酶基因。 1.1.1含苏云金杆菌的Bt基因的转基因大豆

水稻全基因组R基因鉴定及候选RGA标记开发

论文第50卷第11期 2005年6月 水稻全基因组R基因鉴定及候选RGA标记开发 汪旭升①吴为人①②*金谷雷②朱军① (①浙江大学农业与生物技术学院生物信息学研究所, 杭州 310029; ②福建农林大学作物科学学院, 福州 350002. *联系人, E-mail: wuwr@https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html,) 摘要用45个已知功能的植物抗病(R)基因序列对粳稻全基因组序列进行搜索, 共找出2119个R基因同源序列或类似物(RGA), 表明RGA在水稻基因组中成簇存在, 呈非随机分布. 采用隐马尔柯夫模型(HMM), 将这些RGA按其功能域分成了21类. 将粳稻的RGA与籼稻的基因组序列进行比较, 共找到702个两亚种间等位的RGA, 并发现其中有671个(占95.6%)RGA的基因组序列(包括编码区和非编码区)在两亚种间存在长度差异(InDel), 表明水稻RGA在两亚种间存在很高的多态性. 通过在InDel两侧设计引物并进行e-PCR验证, 共开发出402个基于PCR的、表现为共显性的候选RGA标记. 这些候选标记在两亚种间的长度差异在1~742 bp之间, 平均为10.26 bp. 有关数据均可从我们的网站(https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html,/RGAs/index.html)上获得. 关键词水稻抗病基因RGA多态性分子标记 植物抗病(R)基因是决定寄主植物对病原菌专化性识别并激发抗病反应的基因, 与病原菌的无毒基因互补. 经典遗传学认为, 植物与病原菌间相互作用的遗传机制是“基因对基因”, 并提出了配体-受体模型来解释这一学说[1,2]. 自1992年以来, 利用图位克隆和转座子标签法, 已经在水稻、拟南芥、玉米、烟草、亚麻等植物中克隆了40多个R基因[3]. 研究发现, 这些R基因存在一些共同的结构. 根据其蛋白结构及在细胞中的位置, R基因大致可分为5类[4,5]: (ⅰ) NBS-LRR, 是含有核苷酸结合位点(NBS)和富亮氨酸重复(LRR)的胞内受体蛋白基因, 包括2个亚类: (1) TIR-NBS-LRR, 以拟南芥的RPP5基因、烟草的N基因及亚麻的L6和M基因为代表; (2) CC-NBS-LRR, 以拟南芥的RPS2和RPM1基因、番茄的I2基因及大麦的Mla1基因为代表. (ⅱ) 细胞间的苏氨酸/丝氨酸蛋白激酶(PK)基因, 包括番茄的Pto基因和大麦的Rpg1基因. (ⅲ) LRR-TM, 是N端存在一个胞外LRR, C端具有由疏水氨基酸组成的跨膜区的受体蛋白基因, 包括番茄抗叶霉病的基因Cf-2, Cf-4, Cf-5和Cf-9等. (ⅳ) PK-LRR-TM, 除含有LRR-TM结构外, 还具有PK结构, 包括水稻的Xa-21基因和拟南芥的FLS2基因. (ⅴ) SA-CC, 包括拟南芥的RPW8.2和RPW8.1基因. 此外, 还有玉米的Hm1及Hsl Pro-1和Asc等其他结构域的R基因. R基因是一个庞大的基因家族. 尽管已经克隆了40多个R基因, 但对R基因的了解还非常有限. 目前, 对拟南芥和水稻的基因组测序工作皆已基本完成. 水稻籼、粳2个亚种的基因组草图已经完成[6,7], 而且粳稻的1号、4号和10号3条染色体已经发布了精细图[8~10]. 这些成果为在整个基因组水平上研究R基因提供了契机. 利用拟南芥基因组的测序结果, Meyers等人[11]分析了NBS-LRR型R基因在拟南芥基因组中的分布. 对水稻基因组序列的初步分析显示, 水稻基因组中存在大量的R基因[6~7], 且往往成簇存在[12~14]. Monosi等人[15]发现在水稻中存在近500个NBS-LRR的基因, 但没有发现TIR的基因. Chelkowski等人[16]和Koczyk等人[17]利用18个已知的R基因分别对拟南芥和粳稻基因组序列进行分析, 发现拟南芥和水稻分别存在549和1744个R基因, 其中水稻的R基因中有597个属于NBS-LRR类型. 可以看出, 目前这些基于基因组序列的研究主要都集中在对NBS-LRR型R基因的分析上. 分子标记是现代遗传学研究的有力工具. 自1980年首次提出分子标记的概念以来[18], 分子标记已广泛应用于遗传图谱构建、基因定位、基因克隆、基因组比较、遗传多样性分析、标记辅助育种等领域的研究[19~21]. 利用R基因类似物(RGA)作探针, 可以检测相应座位上的限制性片段长度多态性(RFLP), 从而开发成为RFLP标记, 常称为RGA标记. 由于RGA本身可能就是潜在的R基因, 而且R基因常常成簇分布于基因组中, 因此RGA标记对于R基因的克隆和标记辅助选择可能具有特别的应用价值. 但是, 由于RGA标记是基于RFLP分析技术的, 操作上比较麻烦, 因此目前应用得并不多.

转基因大豆的发展及其安全性评价

摘要:为探讨中国商业化种植转基因大豆的可行性,利用公布的统计数据,系统分析了全球大豆主产国转基因大豆的发展及中国种植转基因大豆可能存在的问题。结果表明:(1)1996—2004年,美国、阿根廷和巴西转基因大豆种植率分别从2%、1.7%和0增至85%、98%和22%。(2)美国和阿根廷转基因大豆快速发展的主要原因是种植转基因大豆可使杂草管理便利化和高效率。(3)可能存在问题是:提高单产和增加利润存在不确定性;中国是大豆原产地并具有独特的消费结构,而转基因大豆生物安全和食品安全隐患会对中国大豆产业产生重大影响;中国生产转基因大豆缺乏竞争优势。因此建议:继续禁止在中国商业化种植转基因大豆。 关键词:安全;危害;平衡发展 所谓转基因食品,就是利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。它的研究已有几十年的历史,但真正的商业化是近十年的事。90年代初,市场上第一个转基因食品出现在美国,是一种保鲜番茄,这项研究成果本是在英国研究成功的,但英国人没敢将其商业化,美国人便成了第一个吃螃蟹的人,让保守的英国人后悔不迭。 此后,转基因食品一发不可收。据统计,美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种。美国是转基因食品最多的国家,60%以上的加工食品含有转基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麦是转基因的。转基因食品有转基因植物,如:西红柿、土豆、玉米等,还有转基因动物,如:鱼、牛、羊等。虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别,但转基因的植物、动物有明显的优势:优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、抗逆境生存等。 面对越来越多的转基因食品,人们的认识并非一致,以美国为首的主吃派和欧洲为首的反对派在全球范围内形成了两大阵营。不久前调查表明,美国、加拿大两国的消费者大多已接受了转基因食品,仅有27%的消费者认为食用转基因食品可能会对健康造成危害。而在欧洲,大多数人是反对转基因食品的,英国尤为明显。缘由是1998年英国的一位教授的研究表明,幼鼠食用转基因的土豆后,会使内脏和免疫系统受损,这是对转基因食品提出的最早质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论。虽然英国皇家学会于1999年5月发表声明:此项研究“充满漏洞”,得出转基因土豆有害生物健康的结论完全不足为凭。但是,转基因食品的安全性问题已引起了消费者的怀疑。79%的英国人反对试种基因改良作物,抵制转基因食品进入市场。 那么,转基因食品的安全性到底怎么样?是否能吃?从本质上讲,转基因生物和常规

关于内参基因的选择

关于内参基因的选择 实验内参,即是在检测细胞内分子表达变化时选择的参照物,其在细胞内的表达相对恒定,在处理因素作用条件下不会发生表达改变的基因。内参同样可以校正上样量、上样过程中存在的实验误差,保证实验结果的准确性。 1、管家基因 最普通的内参是内源性参照基因,也就是管家基因(持家基因,house keeping gene)。 管家基因是一类始终保持着低水平的甲基化并且一直处于活性转录状态的基因,高度保守并且在大多数情况下持续表达。其表达水平受环境因素影响较小,而且是在个体各个生长阶段的大多数,或几乎全部组织中持续表达,或变化很小,因此常存在于生物细胞核的常染色质中。它的表达只受启动序列或启动子与RNA 聚合酶相互作用的影响,而不受其他机制调节。 管家基因维持细胞最低限度功能所不可少的基因, 如编码组蛋白基因、编码核糖体蛋白基因、线粒体蛋白基因、糖酵解酶的基因等。这类基因在所有类型的细胞中都进行表达,因为这些基因的产物对于维持细胞的基本结构和代谢功能是必不可少的。

2、内参基因选择的条件 1、不存在假基因,以免基因组DNA的扩增; 2、高度或中度表达,避免太高或太低的丰度; 3、稳定表达于不同类型的细胞和组织中,表达量无明显差异; 4、表达水平与细胞周期、活化等无关; 5、不受外源性或内源性因素的影响。 3、不同管家基因 在选择管家基因作为内参时,首先要按不同类型的分子选择正确的内参。曾看到有人用检测miRNA时选择了GAPDH作为内参呢。 a、检测mRNA时的内参 通常使用的是GAPDH、beta-actin、tubulin GAPHD

GAPDH GAPDH是糖酵解反应中的一个酶,由4个30-40kDa的亚基组成,分子量 146kDa。该酶基因为管家(house keeping)基因,几乎在所有组织中都高水平表达,在同种细胞或者组织中的蛋白质表达量一般是恒定的,且不受含有的部分识别位点、佛波脂等的诱导物质的影响而保持恒定,故被广泛用作抽提total RNA,poly(A)+ RNA,Western blot等实验操作的标准化的内参。 beta-actin β-Actin是PCR常用的内参,β-Actin抗体是Western Blot很好的内参指数。β-Actin是横纹肌肌纤维中的一种主要蛋白质成分,也是肌肉细丝及细胞骨架微丝 的主要成分,具有收缩功能,分布广泛。

基因组水平的选择信号及其检测方法研究进展

第40卷第5期2019年5月 家畜生态学报Vol.40No.5 Acta Ecologiae Animalis Domastici May2019 o学科动态氥 因组水平的选择信号及其检测方法研究进展 王宇占,赵毅强 (中国农业大学生物学院,北京100193) [摘要]在进化过程中,自然或人工选择在基因组上留下了各种选择信号的印迹。探究不同物种或同一物种不同种群之间的选择信号有助于我们研究物种的进化历史,筛选优势等位基因并应用于遗传育种之中。本文详细介绍了各种经典的选择信号检测方法及其适用场景,并讨论了各自的优缺r和未来的发展方向。 [关键词]选择信号;单核{酸多态性;生物进化 [中图分类号]S811.5[文献标识码]A[文章编号]1005-5228(2019)05-0001-06 doi:10.3969/j.issn.1673-1182.2019.05.001 19世纪中叶,英国生物学家达尔文提出了生物进化论学说,认为选择可以改变个体之间的适应性和繁殖力匚1〕,十年后,孟德尔发现了遗传定律,随后摩尔根揭示了染色体的遗传机制,20世纪中叶,沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构。基于达尔文等人的进化学、遗传定律等学说,科学家结合数理统计等数学知识提出了现代综合进化论,认为自然选择的作用单位是群体,强调渐进式的进化。 化物化中了、物体自然选择,强烈的人工选择。随着二代测序技术的成熟和快速发展,累积了越来越多的测序数据,可大范围检测基因组上留下的选择印记,这些印记称为选择信号(sig-nature of selection)[2]。通过分析基因组上的选择信号了解种群的进化历史,并对研究生物进化以及遗传育种等问题提供帮助。比如检测选择信号可以帮助我们确定基因组上哪些优势等位基因受到了选择的青睐,哪些在进化过程中被逐渐淘汰,一些研究选择信号知名的例子如人类不同族群的乳糖耐受性变化3、水稻稻芒的选择等⑷。 1选择作用于DNA变异 在DNA序列水平上可检测到的遗传变异主要包括染色体结构变异(structural variants,SVs)、小片段序列的插入缺失(indel)和单核@酸多态(sin-gle nucleotide polymorphism,SNP)[5]。单核@酸多态主要指基因组在单个核昔酸水平上的变异。相比于染色体结构变异,单核@酸多态性在基因组上数量更多,分布更广泛,且易于进行分型,目前分析大多基于单核@酸多态 选择主要包括正选择,负选择,平衡选择几个类型。正选择(positive selection)指适应性高的等位基因受到选择,频率增大[7\负选择(negative se-lection)又称纯化选择,是指突变的等位基因适应性较低,在选择中处于劣势,因此该等位基因在群体中会被淘汰8。平衡选择(balanced selection)是指杂合子相比于纯合子具有更高的适应性,选择压力有助于维持等位基因在群体中的平衡⑼。 研究结果表明,大部分的新发突变是有害的,只有很少一部分是有益的。有害的突变经自然或人工选择下其频率逐渐在群体中降低直到消失,有益的突变频率则会在群体中上升,甚至达到固定。由于 突变位点与周围的位点存在连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),位点被选择后该位点周围多态性下降,这种现象称为选择性清除(selection sweep)10〕。 由于正选择是生物适应性进化的主要机制,且往往在基因组上留下明显的选择信号,目前大多数研究都集中在寻找正选择信号上。故本文主要介绍正选择信号的检测方法。 [收稿日期]2018-07-19修改日期;2019-01-08 [基金项目]国家自然科学基金(U1704233) [作者简介]王宇占(1994—),男,山西长治人,硕士,主要从事生物信息学研究。E-mail:yuzhanwang@https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html, 头[通讯作者]赵毅强(1980—),男,湖南常德人,副教授,博士生导师,主要从事生物信息学研究。E-mail:yiqiangz@https://www.wendangku.net/doc/ef8946198.html,

基因工程选择题试题库,很全

2.第一个作为重组DNA载体的质粒是( ) (a)pBR322 (b)ColEl (c)pSCl01 (d)pUCl8 3.关于宿主控制的限制修饰现象的本质,下列描述中只有( )不太恰当。 (a)由作用于同一DNA序列的两种酶构成 (b)这一系统中的核酸酶都是Ⅱ类限制性内切核酸酶 (c)这一系统中的修饰酶主要是通过甲基化作用对DNA进行修饰 (d)不同的宿主系统具有不同的限制-修饰系统 4.Ⅱ型限制性内切核酸酶:( ) (a)有内切核酸酶和甲基化酶活性且经常识别回文序列 (b)仅有内切核酸酶活性,甲基化酶活性由另外一种酶提供 (c)限制性识别非甲基化的核苷酸序列(d)有外切核酸酶和甲基化酶活性(e)仅有外切核酸酶活性,甲基化酶活性由另外一种酶提供 5.下面有关限制酶的叙述哪些是正确的?( ) (a)限制酶是外切酶而不是内切酶 (b)限制酶在特异序列(识别位点)对DNA进行切割 (c)同一种限制酶切割DNA时留下的末端序列总是相同的 (d)一些限制酶在识别位点内稍有不同的点切割双链DNA,产生黏末端 (e)一些限制酶在识别位点内相同的位臵切割双链DNA,产生平末端6.第一个被分离的Ⅱ类酶是:( ) (a)EcoK (b)HindⅢ(c)HindⅡ(d)EcoB 7.在下列进行DNA部分酶切的条件中,控制那一项最好?( ) (a)反应时间(b)酶量(c)反应体积(d)酶反应的温度

8.在下列试剂中,那一种可以螯合Ca2+离子?( ) (a)EDTA (b)柠檬酸钠(c)SDS (d)EGTA 9.在下列工具酶中,那一种可以被EGTA抑制活性?( ) (a)S1单链核酸酶(b)末端转移酶(c)碱性磷酸酶(d)Bal 31核酸酶10.限制性内切核酸酶可以特异性地识别:( ) (a)双链DNA的特定碱基对(b)双链DNA的特定碱基序列 (c)特定的三联密码(d)以上都正确 11.下列关于限制性内切核酸酶的表示方法中,正确一项的是( )。(a)Sau3A I (b)E.coRI (c)hind III (d)Sau 3A1 12.限制性内切核酸酶的星号活性是指:( ) (a)在非常规条件下,识别和切割序列发生变化的活性。(b)活性大大提高(c)切割速度大大加快(d)识别序列与原来的完全不同 13.下面哪一种不是产生星号活性的主要原因?( ) (a)甘油含量过高(b)反应体系中含有有机溶剂 (c)含有非Mg2+的二价阳离子(d)酶切反应时酶浓度过低 14.关于宿主控制的限制修饰现象的本质,下列描述中只有( )不太恰当 (a)由作用于同一DNA序列的两种酶构成 (b)这一系统中的核酸酶都是Ⅱ类限制性内切核酸酶 (c)这一系统中的修饰酶主要是通过甲基化作用对DNA进行修饰 (d)不同的宿主系统具有不同的限制-修饰系统 15.在长模板链的指导下引物延伸合成长的DNA互补链时应选用( ) (a)T4DNA聚合酶(b)Klenow酶. (c)大肠杆菌DNA聚合酶I (d)T7DNA聚合酶 16.末端转移酶是合成酶类,( ) (a)作用时不需要模板

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