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黄萎病菌诱导海岛棉全长cDNA文库构建及EST分析

黄萎病菌诱导海岛棉全长cDNA文库构建及EST分析

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：张艳王省芬李志坤吴金华吴立强张桂寅马峙英教育部华北作物种质资源研究与利用重点实验室河北省作物种质资源重点实验室河北农业大学

棉花黄萎病是一种毁灭性病害,严重影响棉花产量和纤维品质。应用抗病品种是防治黄萎病最经济、有效的措施。目前,人们对棉花抗黄萎病机理的了解还不十分清楚,且现有栽培陆地棉中缺乏高抗抗源,因此棉花抗黄萎病育种进展较慢。棉花基因组... 详细信息

棉花黄萎病是一种毁灭性病害,严重影响棉花产量和纤维品质。应用抗病品种是防治黄萎病最经济、有效的措施。目前,人们对棉花抗黄萎病机理的了解还不十分清楚,且现有栽培陆地棉中缺乏高抗抗源,因此棉花抗黄萎病育种进展较慢。棉花基因组庞大而复杂,深入挖掘棉花抗病基因、研究抗黄萎病机理对于棉花抗病遗传育种具有重要意义。全长cDNA是功能基因组学和比较基因组学研究的基础,也是基因克隆的重要方法之一,尤其适用于复杂基因组的非模式植物,它是目前发现新基因的重要工具。近年来,cDNA文库构建技术已在香蕉、大豆、菜豆等中被广泛使用分离鉴定新的功能基因。因此,要克隆棉花中一些重要基因,最好的途径是构建代表特定时期全部细胞表达信息的cDNA文库,并从中筛选柏关基因。本研究利用高抗黄萎病的海岛棉Pima90-53为材料,采用无杂菌、全程可视化定量法接菌,构建了黄萎病菌诱导下的根部全长eDNA文库,并对其进行了质量鉴定和EST序列分析。结果表明,文库的重组率为92.3%,库容量为1.1×10～6 pfu·mL:,平均插入片段约1.8 kb,是一个高质量的cDNA文库。随机抽取50,000个克隆测序,获得46,192个高质量的EST序列。所有EST拼接出23126个unigenes,其中包括2661 contigs和20465 singletons,表明文库冗余度较低,囊括了大量低丰度表达的基因。生物信息学分析表明,23,126个unigenes可以覆盖289个KEGG代谢路径,其中筛选到3027个与已知抗病功能基因同源的unigenes,这些基因可以进一步划分为参与初级免疫系统（PTI）、效应分子诱导的免疫系统（ETI）、Ca离于通路、氧化进发、PR蛋白、细胞壁合成与修饰、植物激素调节及转录因子调节。本文库共筛选到58类棉花转录因子,其中表达丰度较高的类别为NAC、G2-like、MYB、BHLH、bZIP、ERF、C3H和WRKY家族。对文库筛选获得的部分基因进行Real-Time RT-PCR分析,结果显示海岛棉Pima90-53中CYS、VPE、GPXs、NPR1、AOS和MPK4基因可以被黄萎病菌显著诱导,其表达量超出对照20-80倍;而MPK3、MPKl8、RPP8、EREBP-Iike、Catalase、SERK1、EDS1、ADH、SAG和BAK基因同样受黄萎病菌诱导表达,表达量较对照超出2-6倍。此外,AOS、MPK4、CYS和RPP8基因的表达模式在抗病Pima90-53和感病中棉所8号中存在显著差异,这些基因在中棉所8号中的表达较在Pima90-53中表现出表达量低或者表达高峰出现偏迟。所有上述类别基因可能是构成棉花抗黄萎病的重要遗传基础。

关键词：海岛棉黄萎病 cDNA文库 EST分析基因表达

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MiRNA-25下调ATXN3基因的表达及对细胞活性的影响

MiRNA-25下调ATXN3基因的表达及对细胞活性的影响

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：黄凤珍张莉唐北沙江泓中南大学湘雅医院神经内科长沙410008 中南大学湘雅医院神经内科长沙410008 中南大学神经退行性疾病研究中心长沙410008 中国医学遗传学国家重点实验室长沙410008

目的:脊髓小脑性共济失调3型/马查多-约瑟夫病(SCA3/MJD)是最常见的SCA亚型,其致病基因ATXN编码含多聚谷氨酰胺肽链(polyQ)的ataxin-3蛋白,可选择性在小脑等部位积聚形成神经元核内包涵体(NIIs)并引起细胞死亡.MiRNA是一类广泛存在于高... 详细信息

目的:脊髓小脑性共济失调3型/马查多-约瑟夫病(SCA3/MJD)是最常见的SCA亚型,其致病基因ATXN编码含多聚谷氨酰胺肽链(polyQ)的ataxin-3蛋白,可选择性在小脑等部位积聚形成神经元核内包涵体(NIIs)并引起细胞死亡.MiRNA是一类广泛存在于高等真核细胞中的非编码小分子RNA,它在SCA3/MJD发病机制中的作用尚不清楚.本研究旨在探讨在前期研究中应用miRNA芯片筛选出来的在患者血清差异表达的miRNA-25对ATXN3基因表达的调控作用及其对细胞活性的影响.方法:应用转基因技术转染HEK293T细胞系及SH-SY5Y细胞系;应用qRT-PCR技术检测miRNA-25对细胞内mRNA表达水平的影响;应用Western Blot技术检测miRNA-25对细胞内蛋白表达水平的影响;应用流式细胞技术及四甲基偶氮唑盐比色法(MTT法)观察miRNA-25对SCA/MJD转基因细胞模型的细胞活性的影响;应用免疫荧光技术观察miRNA-25对SCA/MJD转基因细胞模型的核内包涵体形成的影响;应用双荧光素酶检测技术明确miRNA-25的作用机制.结果:qRT-PCR及Western Blot结果发现,在HEK 293T细胞系及SH-SY5Y细胞系中,转染miRNA-25mimics后,miRNA-25组较对照组可以明显抑制内源性野生型ataxin-3蛋白的表达,而对内源性野生型ATXN3 mRNA的表达水平无明显影响,而siATXN3对内源性野生型ataxin-3蛋白及ATXN3 mRNA的表达都有明显抑制作用.在SCA3/MJD细胞模型中,转染miRNA-25 mimics后,miRNA-25较对照组可以明显抑制外源性polyQ扩展突变型ataxin-3蛋白的表达,而对polyQ扩展突变型ATXN3 mRNA的表达水平无明显影响,而siATXN3对外源性polyQ扩展突变型ataxin-3蛋白及polyQ扩展突变型ATXN3 mRNA的表达都有明显抑制作用.流式细胞术及MTT结果发现,在SCA3/MJD转基因细胞模型中,miRNA-25较对照组可以明显提高细胞活性,降低早期凋亡率,其效果与siATXN3类似.免疫荧光结果发现,在SCA3/MJD转基因细胞模型中,miRNA-25较对照组的核内包涵体阳性细胞出现率明显降低,其结果与siATXN3类似.双荧光素酶检测结果发现,在HEK293T细胞系中,miRNA-25通过与ATXN3 mRNA的3'UTR特异性结合而发挥作用.结论:miRNA-25可下调ATXN基因的表达并影响SCA3/MJD转基因细胞模型的细胞活性,从而参与调控SCA3/MJD的发病机制,该研究为阐明SCA3的分子发病机制及治疗研究提供了崭新的线索。

关键词：脊髓小脑性共济失调3型发病机制非编码小分子 ATXN3基因表达调控细胞活性

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麦洼牦牛H-FABP、HSL基因遗传多态性及与生长性状的关联分析

麦洼牦牛H-FABP、HSL基因遗传多态性及与生长性状的关联分析

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：柴志欣王永罗晓林钟金城刘仲娜曾贤彬西南民族大学动物遗传育种学国家民委一教育部重点实验室四川省草原科学研究院

麦洼牦牛作为青藏高原型牦牛的优良地方品种,主要分布于川西北地区的阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州和甘肃省的甘南地区,是我国牦牛这一特有牛种中最早被人认识和研究的重要地方品种之一。牦牛生活在环境污染少、未施过化肥和农药... 详细信息

麦洼牦牛作为青藏高原型牦牛的优良地方品种,主要分布于川西北地区的阿坝藏族羌族自治州、甘孜藏族自治州和甘肃省的甘南地区,是我国牦牛这一特有牛种中最早被人认识和研究的重要地方品种之一。牦牛生活在环境污染少、未施过化肥和农药的天然草场上,以天然牧草为食,其畜产品是名符其实的"绿色食品"。因此,对肉质的研究和产肉量的选育提高显得尤为重要。鉴于H-FABP、HSL基因在动物脂质生成及代谢过程中的重要调节作用,近年来通常作为影响肌内脂肪含量(IMF)和背膘厚的重要候选基因。目前,对牦牛脂肪代谢及肉质性状等经济性状的研究相对较多,而H-FABP、HSL候选基因与其他生长性状间的相关性报道却较少。通过对牦牛H-FABP、HSL基因进行SNP筛查,探讨其在牦牛内的遗传多态性,进一步揭示牦牛各品系间的遗传分化以及候选基因与牦牛生长性状间的相关作用,同时为2个候选基因在牦牛中的表达调控,获得生长性状与肉质性状选择优势等研究提供理论依据,寻找可用于辅助选择的分子标记。采用PCR-SSCP技术和DNA测序技术对麦洼牦牛(纯黑和粉嘴两个群体)共100头个体的H-FABP、HSL基因的外显子部分进行遗传多态性分析,统计基因和基因型频率,进行Hardy-Weinberg平衡性检测,计算纯合度、杂合度、多态信息含量和有效等位基因数等遗传多态指标,分析候选基因不同基因型与体高、体重、体斜长、胸围、管围等生长性状的关联性。结果表明:①麦洼牦牛H-FABP、HSL基因外显子部分均存在多态性,多态性检验均存在三种基因型;H-FABP基因突变位点的多态性较低(P<0.25),HSL基因外显子7、8上的多态位点处于中度多态(0.25遗传多态性,且HSL基因外显子7上A6816G基因座表现的多态有可能作为一种遗传标记,通过对优势基因型的选择,加快对牦牛育种的遗传改良。

关键词：麦洼牦牛心脏脂肪酸结合蛋白基因激素敏感脂肪酶基因单核苷酸多态性

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拟南芥WRKY8调控植物多种逆境信号通路

拟南芥WRKY8调控植物多种逆境信号通路

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：余迪求陈利钢胡彦如中国科学院西双版纳热带植物园

植物病毒是导致粮食、油料、蔬菜、果树、花卉产量下降和品质变劣的重要原因,由于在农业生产上对植物病毒病的防治非常困难,植物病毒病素有"植物癌症"之称。植物病毒成功侵染寄主植物之后,从最初侵染的细胞移动到相邻的健康... 详细信息

植物病毒是导致粮食、油料、蔬菜、果树、花卉产量下降和品质变劣的重要原因,由于在农业生产上对植物病毒病的防治非常困难,植物病毒病素有"植物癌症"之称。植物病毒成功侵染寄主植物之后,从最初侵染的细胞移动到相邻的健康细胞而完成局部侵染,随后经输导组织进行快速的长距离运输,引起系统侵染。我们最近的研究发现,拟南芥WRKY8基因存调控植物病毒TMV-Cg系统侵染、运输和积累方面具有重要功能。其主要研究结果如下:(1)通过表达分析发现,拟南芥WRKY8基因受ABA及伤害诱导表达,而受病毒TMV-Cg抑制表达,同时WRKY8基因突变后促进了植物病毒TMV-Cg在植株系统性叶片中的运输和积累,这些结果暗示WRKY8基因作为正调控因了参与抗病毒响应过程。(2)进一步研究发现,WRKY8通过调控脱落酸(ABA)及乙烯(ET)两条信号转导途径参与调控植物抗病毒响应过程。免疫沉淀实验证实病毒TMV-Cg侵染能促进WRKY8与ABI4启动子上的W-box盒的结合而抑制了对ACS6及ERF104肩动子上的W-box盒的结合能力;这些结果证实脱落酸(ABA)和乙烯(ET)同时参与植物抗病毒响应过程。(3)利用ABA及ET两条信号转导途径的突变体及外源施用ABA或ACC进行抗病毒实验同时证实ABA可以提高植株对病毒的抗性水平而ET则促进了病毒在植株系统性叶片中的秋累。以上研究结果表明,拟南芥WRKY8通过调控ABA及ET两条信号转导途径中的重要基因来控制植物病毒的系统侵染过程,它可能参与调控ABA及ET两条信号转导途径的交互。相关研究结果发表在Proc NatAcad Sci上。在自然界中植物的生长发育往往受到各种环境胁迫的影响,如盐碱、高温、低温及干旱等。其中土壤的盐碱化是限制农作物栽培及产量的重要环境因子,但是人们对植物耐盐害的潜存分了机制仍不十分清楚。我们最近研究同时发现,拟南芥WRKY8基因在调控植物高盐胁迫抗性建成方而也发挥重要的生物学功能。拟南芥WRKY8基因受高盐胁迫的强烈诱导,WRKY8基因突变后植物的高盐耐受性显著下降。进一步研究表明,WRKY8因子与VQ9蛋白在细胞核内相互作用形成蛋白复合物。VQ9蛋白定位于细胞核,也受高盐胁迫的强烈诱导。体外结合试验(EMSA)证实,VQ9蛋白能降低WRKY8因子的DNA结合能力,从而拈抗WRKY8的转录激活功能。表型分析表明,VQ9基因突变后植物耐高盐胁迫的能力显著增强。同时,结果表明WRKY8能直接调控抗性相关基因RD29A。此外,WRKY8与VQ9还参与渊控了植物在高盐胁迫下的Na+/K+离子动态平衡。相关研究结果发表Plant Journal上。

关键词： WRKY8基因脱落酸乙烯抗病毒 VQ9基因高盐耐性

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大众化的基因组定点修饰技术——从TALEN到CRISPR/Cas系统

大众化的基因组定点修饰技术——从TALEN到CRISPR/Cas系统

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：刘达王展翔肖安张雨田李文渊祖尧姚少华林硕张博北京大学生命科学学院细胞增殖与分化教育部重点实验室美国加州大学洛杉矶分校分子、细胞与发育生物学系

近年来,以锌指核酸酶（ZFN）和TALEN为代表的人工构建的序列特异性核酸内切酶为基因组定点修饰技术带来了革命性的飞跃,使原来只能在小鼠、果蝇等极少数物种中实现的基因打靶迅速扩展到多种实验材料。本实验室在斑马鱼中建立了一系列基... 详细信息

近年来,以锌指核酸酶（ZFN）和TALEN为代表的人工构建的序列特异性核酸内切酶为基因组定点修饰技术带来了革命性的飞跃,使原来只能在小鼠、果蝇等极少数物种中实现的基因打靶迅速扩展到多种实验材料。本实验室在斑马鱼中建立了一系列基于TALEN的基因组靶向修饰技术,可用于制备多种类型、可稳定遗传的突变体,例如在特定位点高效诱导indel突变、通过同源重组实现基因敲入,还能够利用两对TALEN进行染色体大片段的靶向删除或倒位,最大可达1 Mbp。最近,陆续在体外培养的人类细胞系以及斑马鱼、果蝇等一些模式生物中报道了一种更为简便的基因打靶技术。该技术利用了一种在细菌及古细菌中普遍存在的、称为CRISPR/Cas系统的防御机制。其中Cas9蛋白以及与其相互作用的向导RNA（guide RNA,简称gRNA）构成了一个简单的CRlSPR/Cas系统,Cas9经过密码子优化等改造之后,通过跟gRNA相互配合,能够靶向切割特异的双链DNA,从而造成基因组定点突变。gRNA通过碱基互补配对识别并结合靶序列,Cas9蛋白则作为核酸内切酶起作用。然而,作为一种非常有前途的新型基因组靶向突变工具,至今在斑马鱼中还未见报道获得可通过生殖细胞向后代遗传的突变体。同时,对这种基因打靶工具的特异性及其脱靶现象的分析也刚刚起步,尚无在个体水平检测其脱靶效应的报道。此外,也没有在斑马鱼中优化Cas9密码子的报道。我们首先检测了Cas9/gRNA在酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase,th）基因造成的突变的种系传递情况,结果表明,4/14的F鱼携带可遗传的突变,嵌合率由12%到22%不等,显示Cas9/gRNA所产生的突变能够稳定遗传。随后,本实验室根据斑马鱼的密码子偏好性构建了一种新的Cas9表达载体（zCas9）,结果显示它在斑鱼中比已报道的根据人类密码子优化的Cas9（humanized Cas9,简称hCas9）显示出更高的诱变效率。我们选择了11个不同的位点比较了这两种Cas9,结果显示zCas9在所有这些位点上的诱变效率均高于hCas9。为了检验Cas9/gRNA系统的特异性,我们开发了一个可以在任意己知基因组中寻找潜在脱靶位点的程序。利用这个程序,我们在斑马鱼全基因组中预测了一个效率相对较高的靶点（CNT05,效率约为95%）的潜在脱靶位点,并选择了21个脱靶位点进行了深入分析。PCR扩增以及深度测序结果表明,该位点并没有明显的脱靶效应。综合上述结果,我们的数据表明,基于zCas9的Cas9/gRNA系统在斑马鱼中足一种高效、高特异性的基因打靶工具。

关键词： CRISPR/Cas zCas9 斑马鱼基因打靶脱靶效应

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小麦抗麦长管蚜种质资源遗传多样性

小麦抗麦长管蚜种质资源遗传多样性

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：刘新伦李志超王亚娟王长有张宏田增荣吉万全西北农林科技大学农学院

小麦(Triticum aestivum L.)是重要的粮食作物,麦蚜是影响小麦生产的主要害虫之一,其通过吸取植株汁液、排泄蜜露、分泌毒素和传播病害等方式影响小麦产量和品质。近年来,以麦长管蚜为丰的小麦穗蚜危害在黄淮海麦区及北方大部分麦区发... 详细信息

小麦(Triticum aestivum L.)是重要的粮食作物,麦蚜是影响小麦生产的主要害虫之一,其通过吸取植株汁液、排泄蜜露、分泌毒素和传播病害等方式影响小麦产量和品质。近年来,以麦长管蚜为丰的小麦穗蚜危害在黄淮海麦区及北方大部分麦区发生严重,影响着我国小麦的稳定生产,限制了产量的提高和品质的提升。挖掘、研究和利用新的抗麦长管蚜基因资源对小麦抗麦长管蚜育种研究及麦蚜危害的摔制具有重要的理论价值和实际意义。简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)分子标记具有较高的多态性利良好的稳定性,是进行遗传多样性研究的理想标记。本研究利用99个SSR标记分析了54份麦长管蚜抗性不同的小麦品种的遗传多样性。引物涵盖了7个同源群的A、B和D3套同源染色体组,平均每条染色体臂上有2.36个SSR标记。99个SSR标记共检测出1002个多态性等位位点,等位位点变异数日在2～30个之问,每个引物平均有9.97个等位位点。各SSR引物多态性信息含量PIC变化幅度为0.1786～0.9738,平均为0.7178,A、B、D基因组中SSR位点的平均等位变异丰富度分别为B(10.53)>A(10.20)>D(9.96)。54份小麦材料基于全基因组99个SSR标记分析的GD在0.3535～0.9394之间,平均为0.7486,表明各个品种问具有较高的异质性。54份材料在GD为0.4211处被聚类为2个类群,WⅠ类群包括21份四倍体材料,其中只有洋小麦(陕西勉县)、Ps5和波兰305感麦长管蚜,其余材料均表现抗蚜。WⅡ类群包括33份六倍体小麦材料,进一步分为6个亚类,麦蚜抗感不同的材料分别聚在不同亚类。其中WⅡ亚类只有中4无芒(R);WⅡ2、亚类只有小白冬麦(R);WⅡ3亚类包含5份抗蚜材料,分别是红芒红(R)、骊英6号(R)、蚂蚱麦(R)、铭贤169(R)和燕大1817(R)。WⅡ4亚类包含3份感蚜材料,分别是安麦95(S)、晋麦31(S)、临远3158(S)。WⅡ5哑群包含3份国外抗蚜小麦品种,分别是P1137739(R)、P1262660(R)和P1294994(R)。WⅡ6亚群包含20份感蚜材料,除Amigo外,其余部都是中国各地的育成品种。基于A、B、D染色体组31、33和28个SSR标记对54份材料分别进行聚类发现,B染色体组33个SSR分析的聚类结果与全基冈组99个SSR标记聚类结果相似度最大,A组的次之,麦长管蚜抗性一致的材料基本聚在同一类群或同一亚群;而D组的聚类结果与全基因组、A组和B组的结果差异均较大,基于D组染色体28个SSR分析的六倍体材料聚类结果几乎与麦长管蚜抗感性无关。本研究结果初步说明,小麦麦长管蚜抗性基因分布在A组和B组染色体上的几率要比D组染色体上的大。

关键词：小麦麦长管蚜 SSR 遗传多样性

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野牦牛线粒体基因组结构及其系统进化研究

野牦牛线粒体基因组结构及其系统进化研究

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：钟金城柴志欣马志杰王永杨万远拉环西南民族大学动物遗传育种学国家民委-教育部共建重点实验室青海高原牦牛研究中心青海大通种牛场

野牦牛属高寒地区的特有物种,是我国最珍贵的野生动物遗传资源之一,已被列为国家一级重点保护动物。野牦牛是家牦牛的近缘野生种,在青藏高原恶劣的气候环境下,具有极强的抗寒能力和适应能力,是很好的育种材料,科学研究已证明家、野牦牛... 详细信息

野牦牛属高寒地区的特有物种,是我国最珍贵的野生动物遗传资源之一,已被列为国家一级重点保护动物。野牦牛是家牦牛的近缘野生种,在青藏高原恶劣的气候环境下,具有极强的抗寒能力和适应能力,是很好的育种材料,科学研究已证明家、野牦牛杂交能产生显著的杂种优势,其后代在生产性能、抗逆性等方面均较家牦牛有所提高。动物线粒体基因组(mtDNA)具有进化速率快、多态性丰富、无重组等特点,被广泛应用于动物起源、演化和分类,以及群体遗传结构、亲缘关系等研究。由于野牦牛性情凶猛难以捕获,分布区生态环境恶劣,交通不便,野牦牛的研究采样十分困难,从分子水平上对野牦牛的研究很少。本研究对野牦牛mtDNA进行全序列测定和结构分析,并结合GenBank中家牦牛、普通牛、瘤牛、美洲野牛等的相应序列分析研究了其分类学地位。结果表明:(1)野牦牛线粒体基因组全序列的大小为16322bp,整个基因组由37个编码基因和D-loop区组成,分别位于L链和H链;22个tRNA基因序列长度为1524bp、2个rRNA基因序列长度为2528bp、13个编码蛋白基因序列长度为11420bp、D-loop区长度为892bp。基因组中无间隔序列,基因问排列紧密,基因内无内含子。(2)野牦牛mtDNA组成偏好于碱基A和T,AT含量为62%,GC含量为38%,A+T含量远高于C+G的含量;与其他哺乳动物相似,野牦牛线粒体基因组的结构相对保守,碱基序列长度相似,且4种碱基组成比例也十分相近,但总体碱基组成相对稳定。(3)野牦牛线粒体基因组有13个蛋白编码基因,除ND6基因之外的所有12个蛋白编码基因全部由H链编码,基因没有内含子,基因结构排列紧密;包含22个tRNA,其中14种位于重链上,8种位于轻链上,基因长度为60-75bp,22种tRNA基因中只有tRNA-Ser缺少二氢尿嘧啶环,其他的均可以折叠成典型的tRNA三叶草结构;非编码D-loop区有较多插入和缺失序列,其碱基组成比例也与其它分子标准变异相对较大。(4)野牦牛和家牦牛一样具有较丰富的遗传多样性。(5)将野牦牛与家牦牛、普通牛、水牛、美洲野牛、羚羊、鬣羊、白犀牛、印度犀牛、绵羊线粒体基因组全序列进行比对和聚类分析,构建系统进化树,结果牦牛与野牦牛首先聚为一类,接着与美洲野牛相聚成一大类;普通牛与瘤牛聚为一类,再与水牛聚为一大类。牦牛为牛亚科中的一个独立属,即牦牛属(Poephagus),牦牛属包括家牦(Poephangusgrunniens)和野牦牛(Poephagus mutus)2个种。野牦牛线粒体基因组全序列的获得和结构解析对研究牦牛的起源、演化和分类,以及野牦牛遗传资源的保护、开发和利用均具有重要的理论和实际意义。

关键词：野牦牛线粒体基因组系统进化

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西藏夏尔巴人适应高原的遗传基础

西藏夏尔巴人适应高原的遗传基础

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：刘丽军陈锋赵志鹏吉日木图史旭刚兰冰金天博康龙丽西藏民族学院高原环境与疾病相关基因研究高校重点实验室中央与地方共建生命科学基础实验室

夏尔巴人是居于西藏高原一个世居民族群体,根据复尔巴人的历史和语言学的证据,500年前他们从西藏东部迁移到尼泊尔的珠穆朗玛峰地区(Sherpa LN,2008:Tapting SamajSewa.2012)。现在,大多数夏尔巴人居住在海拔3000米以上的喜马拉雅地区... 详细信息

夏尔巴人是居于西藏高原一个世居民族群体,根据复尔巴人的历史和语言学的证据,500年前他们从西藏东部迁移到尼泊尔的珠穆朗玛峰地区(Sherpa LN,2008:Tapting SamajSewa.2012)。现在,大多数夏尔巴人居住在海拔3000米以上的喜马拉雅地区。他们的登山实力和耐力带给他们在探险登山中的突出成就,引起了人类学家、生理学家、高原医学研究人员和体育科学家的兴趣。夏尔巴人对高原的适应,近期遗传证据表明在内皮细胞PAS域蛋白1(EPASl)基因的自然选择,在藏族人群占有青藏高原的期间已经出现了上千年。藏族在EPAS1中特有的变化可能通过一个低氧诱导转录因子通路,调节生理反应来适应高海拔缺氧。在夏尔巴人的EPAS1基因中检测了三个重要的标记单核苷酸多态性(SNPs,rs13419896(G(祖先等位基因)/A(衍生等位基因)),rs4953354(A/G)和rs4953388(G/A)),并与青藏高原的藏族高地人以及非夏尔巴低地人的这些变异加以对比。结果发现,复尔巴人和青藏高原的藏人在三个EPAS1显著标记SNPs中存在类似变化,但在非夏尔巴人低陆人中这些变化是相反的。这三个SNPs在夏尔巴人中存在很强的连锁效应,但在非夏尔巴人中连锁很微小。重要的是,在夏尔巴人中出现的夏尔巴显性等位基因的单体型结构,很少出现在非夏尔巴人中。令人惊奇的是,3400米的夏尔巴人的血清促红细胞生成素平均水平与1300米的非夏尔巴人是相等的,表明了夏尔巴人的促红细胞生成素对高海拔缺氧存在一个抗性反应。这些观察结果表明,为了适应藏族群体,包括夏尔巴人的高海拔生活,正在选择EPAS1的突变。了解藏族缺氧耐受的机制,预计将对一些与缺氧相关的人类疾病,如心血管疾病和癌症的治疗方案提供指引。我们对西藏樟木的76例夏尔巴人线粒体DNA(mtDNA)全测序,发现夏尔巴人mtDNA单倍型跟藏族非常接近,检测到高原人群3个主要单倍型,其中两个C4a3b1(G3745A)和A4e3a(T4216C)是夏尔巴人特异的,建议这两个特异单倍型可能与氧化磷酸化中复合物(呼吸链中将电子从NADH传向辅酶Q,CoQ)的功能及夏尔巴人的高原适应相关。总之,复尔巴人中三个标记EPAS1的SNPs主导等位基因的模式对比藏族特定的基因变异,强烈地表明EPASl是在西藏民族的人群进行选择的。夏尔巴人主导的EPAS1单倍型可能为缺氧耐受的氧传感性建立一个基本的遗传背景,在高海拔的夏尔巴人中产生一个有效的血红蛋白氧运输系统。

关键词：夏尔巴人高原适应低氧诱导因子 EPAS1 mtDNA

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家蚕特异形态性状的遗传解析——体色、体形突变的定位克隆及基因功能研究

家蚕特异形态性状的遗传解析——体色、体形突变的定位克隆及基因...

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：代方银童晓玲乔梁陈鹏何松真刘小凡张丽曹存胡海鲁成家蚕基因组生物学国家重点实验室农业部蚕桑功能基因组与生物技术重点实验室西南大学

家蚕不仅是重要的经济昆虫,也是越百年的遗传学实验动物,其经典遗传学研究成果丰硕,至今保存有大量孟德尔遗传突变,近400个突变被定位在经典连锁图谱上。在家蚕全基因组测序完成后,通过解析这些形态突变体发掘重要价值功能基因,成为热... 详细信息

家蚕不仅是重要的经济昆虫,也是越百年的遗传学实验动物,其经典遗传学研究成果丰硕,至今保存有大量孟德尔遗传突变,近400个突变被定位在经典连锁图谱上。在家蚕全基因组测序完成后,通过解析这些形态突变体发掘重要价值功能基因,成为热点研究领域之一。长期以来,我们通过建立基因资源库持续保存和研究家蚕突变基因。近期,本小组从典型体色、体形突变入手,基于家蚕染色体形态标记连锁图谱、分子标记迮锁图潜、基因组物理图谱,通过定位克隆途径分离鉴定特异形态性状的候选基因,并解析其影响性状的分子机制,获得一些宝贵发现。1.暗化型(melanism,mln):幼虫胸脚、气门、尾部和成虫全身黑化。经配制杂交分离群体,通过分子定位和克降测序,确定由家蚕芳香烷基胺-N-乙酰基转移酶基因(BmiAANAT)突变导致。在突变体中,BmiAANAT基因有两种异常的转录本,基因表达量明显低于野生型中BmiAANAT;检测黑化部位多巴胺的含量约为野生型的2倍。候选基因还经过RNAi及生化回复实验得到证明。这是昆虫中芳香烷基胺-N-乙酰转移酶参与黑色素代谢的首个证据。2.黑蛹(black pupa,bp):蛹期特异黑化。通过精细定位,确定其候选基因为家蚕天冬氨酸脱羧酶基因(BmADCT),突变体中,住其上游2.3kb处插入了一个493bp的SINE转座子,导致ADC基因表达显著降低。ADC是合成β-alanine的主要酶一系列实验表明,bp中BmADC显著低表达引起β-alanine不足,进而NBAD合成匮乏,导致黑色素前体物质Dopamine积累而形成黑化。3.石蚕(stony,st)幼虫体节向内收紧,节间膜隆起,身体细硬。通过精细定位、克降测序和基因表达分析等结果农明,一个进化上保守的昆虫RR1型表皮蛋白基因BmorCPR2的第2外显子缺失58bp,表达异常,丧失与表皮中儿丁质结合的能力,影响表皮结构和延展性,导致st异常体形,并严重影响幼虫的生活能力和适应性。4.螯虾蛹(crayfish,cf):蛹翅特化为囊泡,形似螯虾爪钳,易破流血而死。通过定位分析,将其候选基因锁定为层粘连蛋白laminin-β亚基基因(BmLanBl),它在家蚕翅中特异高量表达。突变体中,该单外显子基因5'端缺失2bp,导致翻译提前终止;在野生型中实施该基因的RNAi获得与cf相同的表型。5.短翅(shortwing,sw):翅长约为正常的80%,但宽幅增加,翅表面积与正常相当。通过精细定位、生物信息分析,克隆了其候选基因Bmsw,共有10个外显子、9个内含子,在家蚕基因组上跨越36.788kb,ORF为1443bp,编码481个氨基酸。相关功能分析有待进行。家蚕突变基因定位克隆成为发现新基因、新功能、新机制的重要途径,尤其可望为鳞翅目害虫防控策略提供新思路,并将提升家蚕的鳞翅目模式地位。

关键词：家蚕形态突变定位克隆基因功能

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Tip60及其辅助因子ING5介导的乙酰化修饰对基因表达的精密调控

Tip60及其辅助因子ING5介导的乙酰化修饰对基因表达的精密调控

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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者：余垚吕红复旦大学生科院遗传工程国家重点实验室

基因表达在染色质重构、转录、翻译、翻译后加工等不同层面进了精密调控,任何一个环节出现障碍,都会导致蛋白表达异常,在哺乳动物中引发各种疾病。其中,染色质重构以及转录水平的精密调控是基因在正常的时间、正常的空间实现正常表达的... 详细信息

基因表达在染色质重构、转录、翻译、翻译后加工等不同层面进了精密调控,任何一个环节出现障碍,都会导致蛋白表达异常,在哺乳动物中引发各种疾病。其中,染色质重构以及转录水平的精密调控是基因在正常的时间、正常的空间实现正常表达的保障。本研究利用裂殖酵母模式生物,通过大规模的裂殖酵母全基因组筛选,获得了一系列参与基因精密表达调控的基因[Pan et al.,BMCGenomics 13(1):662-676,2012]。其中发现裂殖酵母PNG1蛋白能够辅助乙酰转移酶Mst1特异性修饰核小体组蛋白H4K5、K8和K12位的乙酰化,CHIP-PCR分析发现,这种乙酰化修饰特异性调节了DNA损伤修复因子RAD22基因染色质状态,在DNA损伤条件卜,提高DNA修复因子RAD22的表达,维持裂殖酵母的基因组稳定性[Chen et al.,Journal of Biological Chemistry 285(21):1 5786-15793,2010]。进一步,我们在哺乳动物细胞中研究了上述两个蛋白的人同源蛋白Tip60和ING5的功能。发现ING5能够辅助Tip60乙酰化修饰核激素孤儿受体BD73,调节该孤儿受体的转录活性,这一发现解释了:孤儿受体在长期进化过程中,尽管丧失了配体结合能力,无法依赖配体的结合进行转录活性的调节,但可以通过乙酰化修饰调节自身的转录活性,在特定环境下在转录水平调控基因的表达[Wang et al.,BBA-Molecular Cell Research 17843(2):224-236,2008]。此外,我们还发现,在DOX介导的DNA双链断裂损伤的情况卜,辅助因子ING5只能辅助Tip60在P53K120位点上发生乙酰化修饰,对P53K120位点另一个乙酰转移酶hMof没有辅助作用;同时,ING5和Tip60介导的P53K120位点的乙酰化修饰,只激活了,P53调控的细胞凋亡基因的表达,不改变P53调控的细胞周期基因的表达水平[Liu et,al.,Cancer Research 73(12):3749-3760,2013]。这一研究结果提示了:1)P53K120位点的乙酰化修饰状念以及哪些蛋白介导的乙酰化调控了凋亡基因表达还是细胞周期基因表达,决定了细胞命运,生或死;2)辅助因子ING5和乙酰转移酶Tip60介导的P53K120位点的乙酰化修饰,促进了细胞凋亡。综上,1)裂殖酵母作为模式生物,以分裂方式进行繁殖,在进化关系上比酿酒酵母更贴近哺乳动物,在裂殖酵母中阐明的生物学规律,对哺乳动物具有更好的提示作用;2)Tip60及其辅助因子ING5介导的乙酰化修饰可以在染色质和转录两个层面实施精密的基因表达调控;3)一个蛋白的多功能性,以及不同蛋白的在不同状态下的排列组合,从一定程度上解释了为何哺乳动物细胞预测仅有3万基因,却实施调控了庞杂但精密有序的生理功能。

关键词：乙酰化修饰 Tip60 基因表达

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