DNA分子标记在实验动物遗传分析中的应用

DNA分子标记技术很多,基本都是建立在RFLP、PCR和重复顺序的基础上的。本文重点介绍了限制性片段长度多态性（RFLP）标记、随机扩增多态性DNA（RAPD）标记、微卫星DNA（STR）标记、DNA指纹（DFP）标记、扩增片段长度多态性（AFLP）标记等几种重要的DNA分子标记技术的定义、结构、分布、组成、保守性、优点及丰富的多态性等。并重点介绍了微卫星DNA（STR）标记在分子遗传监测、遗传多样性分析和遗传血缘关系及个体识别等领域的应用。     

TET酶的生物学功能及相关机制的研究进展

DNA甲基化（DNA methylation）及去甲基化属于常见的表观遗传修饰,可介导多种生理和病理过程。DNA甲基化及去甲基化修饰参与基因的表达调控,且二者的动态平衡可以维持遗传表达稳定性。DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase,DNMT）主要包括DNMT1、DNMT3A、DNMT3B、DNMT3L,DNA去甲基化酶（DNA demethylase）主要指10-11易位蛋白（ten-eleven-translocation protein,TET）家族,包括TET1、TET2、TET3,是调节DNA甲基化和去甲基化的重要酶类。TET酶是目前发现的调节DNA去甲基化（DNA demethylation）过程中最重要的酶。综述了TET酶在DNA去甲基化修饰中的作用机制,探讨了DNA去甲基化酶在生长发育和疾病中的关键作用,以期为今后表观遗传学的相关研究提供新思路。     

遗传标记及其在作物品种鉴定中的应用

本文评述了用于作物品种鉴定的形态标记（morphological markers）、细胞标记（cytological markers）、生化标记（biochemical markers）、分子标记（molecular markers）的优缺点。重点评述了分子标记在作物品种鉴定中的应用。文中除对蛋白质电泳指纹图谱——同工酶和贮藏蛋白（包括醇溶性蛋白、清蛋白、谷蛋白、球蛋白等）电泳产生的指纹图谱的应用外,较详细地介绍了近年来DNA指纹图谱技术;包括限制片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism,简称RFLP）、随机扩增多态性DNA (random amplified po lymorphic DNA,简称RAPD)、小卫星DNA（minisatellite DNA）、微卫星DNA（microsatellite DNA）,简单重复序列间扩增（intersimple sequence repeats,简称ISSR）,扩增片段长度多态性（amplified fragment length polymorphism,简称AFLP）以及CAPS (cleaved amplified polymorphic sequences)和SNPS (single nucleotide polymorphisms)对作物品种鉴定和新品种登记,品种纯度和真实性的检验以及品种间亲缘关系的探讨和在分类研究中的贡献等。     

一种适用于PCR反应的酵母菌、无绿藻及丝状真菌DNA提取方法

目的 介绍一种从酵母、无绿藻及丝状真菌中提取DNA以用于PCR反应的方法。方法 所用菌种包括临床分离的未知菌株和保藏菌株共23株：未知酵母菌（5株）、真皮毛孢子菌（1株）、糠秕马拉色菌（1株）、季也蒙念珠菌（5株）、未知丝状真菌（6株）、无绿藻（1株）、烟曲霉（2株）、拟青霉菌（1株）、茎点霉（1株）。用溶细胞酶（lyticase）结合Biospin真菌基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA,A260／A280检测纯度并计算质量浓度,用真菌通用引物ITS1／ITS4扩增真菌核糖体基因（rDNA）内转录间区ITS基因,经PCR扩增检验所提取的DNA质量。结果 成功提取所有23株真菌基因组DNA,其纯度及质量浓度能满足PCR反应的要求。结论 用溶细胞酶结合Biospin真菌基因组DNA提取试剂盒从酵母菌、无绿藻及丝状真菌提取的DNA可用于PCR反应。     

DNA序列全球对称群和多义密码子的对称性（I）

为了完善DNA序列对称理论,本文将12阶DNA群（D群）推广为24阶DNA全对称群（Dd群）。DNA全对称群被定义为特殊的交换群（S4）,其交换元素是DNA序列的4个碱基。DNA群与四面体群（T群）同构,DNA全对称群与正四面体全对称群（Td群）同内,D群是Dd群的一个子群。本文还推导出了Dd群12个新元素的矩阵表。Dd群的乘法表,得到了在Dd群操作四碱基A,C,G和T的变换表等。     

DNA序列高维空间数字编码的运算法则

DNA序列的高维空间二进制数字编码,除可以对DNA序列的碱基结构、功能基团、碱基互补、氢键强弱等性质进行编码之外,还可以方便地进行 数学运算和逻辑运算。DNA序列高维空间数字编码的运算法则是：（1）根据DNA序列数码的奇偶性质,可以推导出其与末位碱基的对应关系。当DNA序列S的数值X（S）＝4n,4n 1,4n 2,4n 3时,其末位碱基依次为C,T,A,G（n=0,1,2,…）。（2）提出DNA序列高维空间的表观维数Nv,数值维数Nx及差异维数Nd的概念。当Nd=0时,首位碱基为A或G,当Nd=2n或2n 1(n=1,2,…）时,首痊碱基为（C）^n或（C）^nT。（3）推导出DNA序列点突变（单核苷酸多态性SNP）的运算法则。（4）推导出DNA重复序列（Tandem repeat)的运算法则。（5）提出DNA子序列（subsequence)的概念并定义DNA子序列的定值部Xi(digital value)和定位部Qi(location value)及其计算公式。（6）推导出DNA序列的延长运算、删除运算、缺失运算、插入运算、转位运算、换位运算和置换运算等的运算法则。（7）通过按位加运算求得DNA序列的汉明距离dh,碱基距离dh‘,基团距离dh″和共轭距离dG以及这些距离的意义与联系。（8）分析结果表明DNA序列的数字编码比常规的字符编码在数学运算上具有明显的优越性。     

应用DNA条形码对植物标本的核查

DNA条形码主要目的是物种鉴定和新物种或隐存种的发现,而DNA条形码参考数据库是物种快速鉴定的重要基础。目前中国维管植物DNA条形码参考数据库正在建设之中,借助于公共数据库（NCBI）和初步建立的中国植物DNA条形码参考数据库,运用DNA条形码数据开展了植物标本鉴定的核查工作：（1）比较DNA序列信息与标本鉴定信息,从科、属、种级水平查找鉴定错误的标本;（2）基于有较好研究基础的DNA条形码参考数据库,开展未知标本的鉴定;（3）通过对标本核查的总结,提出DNA条形码参考数据库建设过程中的几点建议。     

重组 E.coli 解旋酶Ⅱ（UvrD）的DNA结合及解螺旋功能分析

E.coli 解旋酶Ⅱ（UvrD）是一种在甲基定向错配修复（methyl-directed mismatch repair, MMR）和核苷酸切除修复（nucleotide excision repair,NER）中起重要作用的3′→5′解旋酶.本研究对大肠杆菌的UvrD进行了重组表达和纯化,并检测其ATP酶比活性（87　U/mg）. 利用表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）方法实时检测了UvrD与同源双链DNA分子（homoduplex DNA）和异源双链DNA分子（heteroduplex DNA）结合的动态过程以及镁离子对此过程的影响.结果显示,UvrD与DNA的平衡解离常数在10 ^－7mol/L 水平. DNA分子中错配碱基的存在,在一定程度上影响了二者的结合,而镁离子不是两者结合的必要因素.本研究还利用原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）方法在单分子水平上观察到UvrD将双链DNA解链形成单链DNA的中间体.此研究得到的UvrD与DNA结合的动力学信息数据以及解螺旋中间体的单分子可视化,为进一步深入研究UvrD在修复过程中的作用机制奠定了基础.     

溴氰菊酯致大鼠DNA损伤及对肝功能的影响

目的：研究溴氰菊酯（DM）对大鼠外周血淋巴细胞DNA的损伤作用及对肝脏功能的影响。方法：32只雌性Wistar大鼠随机分成4组,染毒剂量分别为0,3．125,6．250,12．500mg／kg,连续灌胃染毒10天。DNA损伤采用单细胞凝胶电泳（彗星实验）进行评价,并测定丙氨酸氨基转移酶（ALT）以反映肝功能变化。结果：染毒组大鼠外周淋巴细胞的尾DNA％（Tail DNA％）、尾矩（Tail Moment）和Olive尾矩（Olive Tail Moment）均高于对照组（P〈0．05）,差别有统计学意义。各染毒组与对照组的肝功能差异均无统计学意义。结论：DM可导致外周血淋巴细胞DNA损伤。     

粟酒裂殖酵母染色体DNA的脉冲电泳分析

采用等高锁状均质电场（CHEF）凝胶电泳技术,对来自中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心的粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomycespombe）菌株AS2.214进行染色体DNA分析。CHEF电泳结果显示菌株AS2.214的4条染色体DNA的分子大小分别约为5900kb、3200kb、2500kb和550kb,基因组大小约为12000kb。供试菌株AS2.214第Ⅰ条染色体DNA为5900kb与已研究报道的菌株972h和HM248（5700kb）的基本一致,第Ⅱ条染色体DNA（3200kb）和第皿条染色体DNA（2500kb）,分别较上述2个菌株约小1400kb和1000kb,第Ⅳ条染色体DNA的分子大小与部分非整倍体菌株HM248的极微染色体Ch16DNA相近（500kb）。研究结果表明粟酒裂殖酵母菌株间染色体DNA长度存在显著差异,菌株AS2.214可能是三倍体减数分裂所产生的稳定的部分非整倍体。     

C02倍增对渗透胁迫下小麦叶片抗氧化酶类及细胞程序性死亡的影响

经渗透胁迫后 ,CO2 倍增条件下小麦叶片的SOD、POX和CAT的活性均显著高于对照 ,上升或稳定时期较长 ;在渗透胁迫后期MDA含量和电解质泄露率增加较慢 ,显著低于对照 ;H2 O2 含量一直高于对照但进行PEG胁迫后增长较慢。CO2 倍增条件下 ,小麦细胞出现DNA梯的时间较晚而且持续的时间较长 ,DNA梯出现时抗氧化酶和H2 O2 处于相对稳定状态。结果表明在渗透胁迫下CO2 倍增使小麦的抗氧化能力增强从而减轻了对细胞膜和DNA的损伤 ,并且干旱条件下小麦的细胞程序性死亡可能是由于细胞内氧化过强所致     

小麦叶片光合作用与其渗透调节能力的关系

在缓慢干旱条件下,小麦叶片渗透调节能力在一定范围内随胁迫程度的加剧而增加,而在快速干旱下,渗透调节能力丧失。小麦叶片通过渗透调节使光合速率和气孔导度对水分胁迫的敏感性降低,叶片维持较高的电子传递能力、RuBP羧化酶活性和叶绿体光合能量转换系统活性,并推迟了小麦叶片光合速率受气孔因素限制向叶肉细胞光合活性限制转变的时间。     

外源一氧化氮对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的缓解作用

采用15%的聚乙二醇-6000(PEG-6000)对扬麦158三叶一心期的幼苗根部进行轻度渗透胁迫处理,并通过添加不同浓度的一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitropussidi,SNP)和相应的对照(BO-3/NO-2),研究外源NO处理对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化作用的影响.结果发现,0.1 nnol/L的SNP能降低渗透胁迫造成的小麦幼苗叶片脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)活性的提高,降低超氧阴离子(O-2)的产生速率和质膜相对透性的增加以及丙二醛(MDA)和H2O2的累积;0.1 mmol/L的SNP还能够诱导超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,加速脯氨酸(Pro)的累积,而0.5mmo1/L的SNP和0.1mmo1/L的NO3/NO2(对照)处理的效果则不明显.上述结果表明低浓度NO对渗透胁迫造成的膜脂过氧化有明显的缓解效应.     

Cell death in wheat roots induced by the powdery mildew fungus Blumeria graminis f. sp. tritici

Inoculation of wheat (Triticum aestivum L. cv. Huamai 8) leaves with wheat powderly mildew fungus (Blumeria graminis f. sp. tritici) induced cell death in wheat adventitious roots, where no fungal structures were observed. The cytological and molecular characterization of this cell death was shown as following: cell nuclei were TUNEL positive labeled; genomic DNA was fragmented and showed DNA laddering; chromatin condensed and formed peripheral conglomeration in nuclei; and perinuclear spaces partly dilated. These results suggested that, without pathogen spread, the infection could induce systemic PCD in adventitious roots. Comparison with a leaf-cutting experiment (LC)enabled us to speculate that lack of assimilates was not the only reason for the systemic PCD in wheat roots in powdery mildew experiment and that such systemic PCD might be mediated by long-distance signals. In addition, reactive oxygen species (ROS) and Ca²⁺ were related to the systemic PCD.     

棉花体细胞增殖和胚胎发生中的细胞程序性死亡

棉花组织培养中愈伤组织褐化可能与细胞程序性死亡(PCD)有关.对棉花组培中不同时期的愈伤组织DNA进行琼脂糖电泳,观察到:仅在第一次愈伤组织继代后10 d左右和愈伤组织第一次继代到分化培养基中培养10 d左右,愈伤组织的DNA产生了180 bp左右的片断或其整数倍片断大小的DNA带,呈DNA梯(DNA ladder)状电泳,说明在这两个时期PCD达到了高峰.在这两次PCD高峰后1周均出现愈伤组织大规模的褐化死亡.显微镜观察到第一次PCD发生高峰的愈伤组织存在许多管状、内含物少的细胞,这些细胞分布在愈伤组织的边缘和内部;第二次PCD发生高峰观察到体细胞胚胎分化、PCD细胞的木栓化和水渍化.对体细胞胚胎分化时期的原生质体进行荧光染色(DAPI),荧光显微镜下观察到发生细胞程序性死亡的细胞核浓缩、染色质凝聚、结块、边缘化和形成PCD小体.     

镉诱导的茶树苗膜脂过氧化和细胞程序性死亡

在含镉的营养液中,茶树幼苗生长受到抑制。随培养时间延长,膜脂过氧化产物丙二醛含量持续升高;超氧物岐化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性初期升高,而后分别在第4天和第2天开始下降。镉胁迫的第5-7天,一部分细胞陆续发生程序性死亡。其特征是：线粒体聚集于核周围,个数增加,嵴发达,而后衰亡。核仁消失,染色质凝结在核膜边缘,核萎缩,外层核膜局部扩张,形成胀泡。核以外溢、出芽和崩裂三种方式溃解。核是最后消亡的细胞器。程序性死亡的细胞局限于某些区域。镉胁迫下,幼苗膜脂过氧化可能是诱发PCD的主要原因。     

盐分和水分胁迫对芦荟幼苗渗透调节和渗调物质积累的影响

用不同浓度NaCl和等渗聚乙二醇(PEG 6000)处理芦荟(Aloe vera L.)幼苗,10 d后测定叶片相对生长速率和厚度、叶片中主要有机溶质、无机离子含量及渗透调节能力.结果表明,-0.44、-0.88 MPa NaCl和PEG处理使芦荟叶片的相对生长速率和叶片厚度明显下降,且盐胁迫对幼苗生长的抑制和叶片含水量降低的效应明显高于等渗的水分胁迫,其叶片渗透调节能力随处理渗透势的降低而增加, -0.88 MPa PEG胁迫的芦荟幼苗的渗透调节能力高于等渗盐分胁迫.在主要渗透调节物质可溶性糖、有机酸、K 、Ca2 和Cl-中,-0.88 MPa PEG处理下含量比相同渗透势的NaCl处理下显著增加的是有机溶质,因此推断有机溶质含量高是PEG胁迫下渗透调节能力较强的主要因素.     

Systemic PCD occurs in TMV-tomato interaction

In hypersensitive response (HR), programmed cell death (PCD) is reported as a powerful defense mechanism in plant immune responses to pathogen. However, little is known about the PCD in sys-temic acquired resistance (SAR). Using tobacco mosaic virus (TMV) to infect the tomato (Lycopersicon esculentum cv. Jiafen 16) we found that localized TMV-infection could induce cell death in the uninoculated parts of the tomatoes, where the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) showed no spreading virus. The biological and molecular characterization of this cell death was shown as fol-lowing: chromatin condensed and formed peripheral conglomeration in nuclei; cell nucleus were TUNEL positive labeled; genomic DNA was fragmented and showed DNA laddering; mitochondria and chloroplast were disrupted; tonoplast and plasma membrane were shrunk and degradated. These re-sults suggested that with an absence of TMV spread, the local TMV-infection on certain tomato leaves could induce systemic PCD in the root-tips, stem-apices and uninoculated leaves. The systemic PCD has various initiation and synchronization in such tissues and is distinct in inducement and exhibition from HR-PCD and SAR.     

ATHKl基因调节拟南芥渗透胁迫信号转导过程

以拟南芥ATHKl基因T-DNA插入所产生的缺失突变体和野生型ws(wassilewskija)生态型为材料,分析了它们在生理和基因表达方面的差异.结果表明突变体的离体叶片失水率明显大于野生型;在30%PEG-6000胁迫后,野生型和ATHKJ突变体的细胞膜离子外渗率比胁迫前分别增加了50%和80%.PEG胁迫48 h时突变体的萎蔫程度明显大于野生型ws.以上结果说明ATHKl突变体的抗渗透胁迫能力低于野生型,即ATHKl基因参与了拟南芥适应逆境的调节反应.利用DDRT-PCR技术研究二者在PEG胁迫36h后的基因表达差异,分离到9个在野生型中被PEG诱导表达而在突变体中未被诱导的参与逆境应答的基因片段,其中包括MAPKKKl8和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因,即ATHKJ基因失活引起下游基因响应渗透胁迫的能力减弱,进一步说明ATHKJ基因参与拟南芥适应逆境的调节反应,并且ATHKl可能在逆境信号转导组分MAPK的上游起作用,很可能是植物体中的渗透感受器.