课程文献中心 更多>>

关键词： 翻转课堂   遗传学   教学改革  

摘要： 翻转课堂教育方法的创新性应用,可以为《遗传学》教育工作质量的全面显现创造较为理想的基础条件,本文首先对《遗传学》教育过程中,翻转课堂应用的不足之处进行了研究总结,并制定了《遗传学》教学改革的具体策略,对提升翻转课堂在遗传学教育工作中的运行质量,具有十分重要的意义。

关键词： 盐胁迫   拟南芥自然群体   全基因组关联分析  

摘要： 盐胁迫影响植物的生长发育,造成作物减产。模式植物拟南芥的自然群体存在丰富的遗传多态性和抗盐性状多态性。在盐胁迫下,不同生态型会表现出不同水平的盐离子(Na和Cl)吸收与积累。本论文利用植物水培培养系统和MS平板固体培养系统,采集159份生态型包括3个大类共计17个指标,分别进行全基因组关联分析(GWAS)。重点关注的三类表型是:(1)盐胁迫下Cl在植物叶中的积累;(2)盐胁迫抑制根的伸长;(3)盐胁迫调控根和冠的生物量比值。GWAS分析鉴定到众多显著关联的位点,本研究对显著关联性高的SNP位点集中区域进行了候选基因的筛选和功能初步分析。对根长抑制指标的分析鉴定到两个候选遗传区域,通过公共数据库的挖掘重点关注AtNIGT1.4。AtNIGT1.4已被报道参与了氮磷营养亏缺对根长的抑制。初步功能分析显示该基因和其家族成员在根中特异表达,并受到盐胁迫的强烈诱导,推测该家族成员可能参与调控盐胁迫对根伸长的抑制。后续基因的功能鉴定正在进行中。对盐胁迫下叶中Cl积累的指标分析鉴定到两个候选遗传区域;对盐胁迫下干重根冠比的指标分析鉴定到一个候选遗传区域。上述鉴定的候选遗传区域还需要进一步的精细定位以确定效应基因。关注的候选基因将首先进行表达模式的分析(组织细胞类型的特异性和胁迫应答性),重点关注的候选基因将进行全面的功能解析。

关键词： 视网膜色素变性   RPGR基因   IMPG2基因   分子遗传学  

摘要： 目的:本课题拟对闽南边远地区一复杂视网膜色素变性(retinitis pigmentosa,RP)家系进行临床特征分析,利用基于目标区域捕获的二代测序技术(next-generation sequencing,NGS)筛查该家系的致病基因,探讨RP基因型与临床表型的关系,以进一步研究RP的分子遗传学发病机制。方法:本课题严格遵循相关医学伦理学要求,收集该家系成员既往病史等临床资料并完善相关眼科检查。采集家系患者和正常成员的外周血进行基因组DNA提取,利用目标区域捕获基因芯片对3583个RP相关基因外显子区DNA进行捕获和富集,经高通量测序检出可疑变异基因及位点后,应用Sanger测序在家系成员中对变异位点进行验证分析,确定致病基因及突变位点,并分析与临床表型的关系。结果:该家系患者于学龄期开始出现视力及暗适应能力下降,进展速度快,视网膜色素紊乱,辅助检查提示不同程度的光感受器和视网膜色素上皮损害,诊断为RP,经基因测序在一组患者中检出X染色体RPGR基因的无义突变(c.739C>T),使第247位的谷氨酰胺(Gln)突变为终止密码子导致基因翻译提前终止(***247Ter);在另一组患者中检出3号染色体IMPG2基因一个移码变异(c.2204208delAATCA),使第735位的赖氨酸(Lys)突变为精氨酸(Arg)并导致基因翻译提前终止于第751位密码子(***735Argfs*16),Sanger测序验证发现变异位点分别遵循X染色连锁和常染色体隐性遗传模式,均符合基因突变与疾病表型共分离,提示以上两个突变位点分别为该RP家系的两种遗传模式的致病原因,并最终确定在一个家系中存在两种不同的RP:RPGR-RP和IMPG2-RP。结论:本研究首次发现在一RP家系中存在二种遗传模式,分别为X染色连锁遗传(RPGR基因致病突变c.739C>T)和常染色体隐性遗传(IMPG2基因致病突变c.2204208delAATCA)两种遗传模式,其中IMPG2基因与RP发病关联为国内首次报道。该研究丰富了RP致病基因的突变谱,有助于分析基因型与临床表型的关系,为RP的筛查、诊断、治疗、遗传咨询及后续研究提供了依据。

关键词： 光遗传学   PI3K/Akt信号通路   定量控制   上皮间质转化   Exocyst复合物   Sec3蛋白  

摘要： 上皮间质转化(epithelial to mesenchymal transition,EMT)在胚胎发育、慢性炎症、肿瘤侵袭等过程中扮演着重要角色。实验中常用TGF-β药物来诱导肿瘤细胞EMT的发生。PI3K/Akt信号通路在EMT发生过程中起着重要作用,但由于缺乏有效的研究手段,人们对其具体调控机制一直缺乏清晰的认识。光遗传学技术(optogenetics)是一种结合蛋白的遗传学表达与激光光控和成像来实现对细胞行为、反应进行控制的新技术。光遗传学凭借其无损、非侵入式、高时空分辨率和高度可逆性等特点有效解决了传统研究手段的一些弊端。本文利用光遗传学技术来实现肿瘤细胞内PI3K/Akt信号通路的定量激活,从而探究其在肿瘤细胞EMT发生过程中的调控机理。Exocyst 是一个由 Sec3、Sec5、Sec6、Sec8、Sec10、Sec15、Exo70 和 Exo84等八个蛋白亚基组成的蛋白复合物。它被认为是细胞胞吐过程的必要组件之一,并参与肿瘤细胞迁移及肿瘤转移等各种生理与病理过程。目前研究表明,Exocyst复合物中的其他亚基,如Sec5、Sec8、Exo70等,在肿瘤细胞生理活动中发挥着重要的作用。这些蛋白亚基的缺失,会显著抑制肿瘤细胞的分裂、生长及迁移等活动。然而,Sec3亚基在肿瘤细胞生理活动中的作用目前尚不明确。因此,深入探索Sec3亚基在肿瘤细胞生理活动中的功能,对未来研究Exocyst复合物的功能与调控肿瘤的机制具有重要意义。本论文研究通过对A549/HeLa细胞进行光遗传学改造,使细胞具有在蓝光刺激下特异性激活PI3K/Akt信号通路的能力,通过建立可控的蓝光刺激来实现细胞内信号通路的定量激活与操控,从而深入探究肿瘤细胞EMT发生过程中PI3K信号通路的调控机制和Exocyst中关键蛋白亚基Sec3在肿瘤细胞功能发生中的重要作用。本论文的主要研究工作总结如下:(1)基于CIBN/CRY2光控体系,在哺乳动物细胞中建立光控PI3K/Akt信号通路的新型光控元件,并实现对PI3K/Akt信号激活的定量光学操控。随着蓝光照射频率的增长,细胞内Akt蛋白磷酸化(473位点和308位点)程度不断增加,从而实现通过调控光照强度来调节PI3K/Akt信号通路激活程度的控制。在此基础上,利用光遗传学技术对细胞功能开展分泌筛选实验,研究PI(4,5)P2磷酸肌醇在细胞分泌中的重要作用,发现细胞膜上PI(4,5)P2的瞬时下调会抑制细胞的分泌功能。(2)在TGF-β处理的细胞中特异性抑制PI3K信号通路,会导致其EMT表型受到一定程度的抑制。于是我们在光遗传学改造的A549/HeLa细胞中特异地及可逆地激活PI3K信号通路,发现EMT的标志性蛋白——E-cadherin,是PI3K信号的直接目标,光遗传学元件下调E-cadherin表达具有光照的剂量依赖性。光照时间越长,E-cadherin下降越明显。将细胞重新进行暗处理后,E-cadherin含量又重新恢复至原水平。光刺激诱导了 A549细胞进入另一种未被其他研究发现的EMT状态,我们将其定义为E-cadlow/Vimentinmedium,这种不完全的EMT过程具有高度可逆性。光照同样增加了 E-cadherin表达的抑制转录因子Snail1和Zeb1的表达。在肿瘤细胞功能性实验中,我们发现特异性激活PI3K信号通路有效增强了细胞的迁移能力,但低于TGF-β的刺激效果。这表明激活PI3K信号通路引起的EMT部分模拟了 TGF-β药物引起的EMT效果,而TGF-β刺激所诱导的Smad、Ras/Raf等其他信号通路应该也参与引发完全的EMT过程。(3)对A549肿瘤细胞中的Sec3蛋白进行敲低和再表达,利用光控对Sec3进行细胞内重定位等调控,初步研究Sec3蛋白在肿瘤细胞中的相关功能。结果发现敲低Sec3蛋白会对A549细胞的囊泡转运能力和细胞迁移能力产生显著的抑制作用。同时我们也发现将再表达的Sec3蛋白高效重定位于细胞膜时会引起Rab11蛋白的共定位效果。说明Sec3蛋白极有可能作为锚定蛋白首先定位于细胞膜上,接着招募其他亚基进行Exocyst复合物组装,并引起Rab蛋白的相互作用。

关键词： Genetics   Communication   Plant sciences  

摘要： Given unpredictable pathogen pressures caused by changing climatic patterns, plant breeders aim to breed crop varieties with durable resistance to multiple plant pathogens. Understanding the genetic basis of multiple disease resistance will aid in this endeavor. Maize inbred NY22613, developed at Cornell University, have shown resistance to northern leaf blight (NLB), gray leaf spot (GLS), common rust, and Stewart’s wilt (SW). A BC3S3 bi-parental mapping population (resistant inbred NY22613 and susceptible inbred Oh7B) was used to map the QTLs responsible for disease resistance. The analysis revealed that 16 quantitative trait loci (QTL) were associated with NLB resistance, 17 QTL with GLS resistance and 16 QTL with SW resistance. No QTL were colocalized for all three diseases. Three QTL were shared for NLB and GLS and one QTL was shared for GLS and SW. To select individuals with multiple disease resistance, we demonstrated a selection method that uses phenotypic data, QTL data and high density marker information in a cluster analysis, designated the high density marker phenotype (HEMP) QTL selection strategy. A differential expression study was conducted using susceptible inbred Oh7B and resistant inbred NY22613 in both field and greenhouse conditions, to identify genes that are differentially expressed when inoculated with Setosphaeria turcica (NLB). The Zm00001d024772 gene (unknown function in maize) was differentially expressed between the uninoculated and inoculated Oh7B in field and greenhouse conditions. Zm00001d027691, Zm00001d011152, Zm00001d008951, Zm00001d033623, Zm00001d021770 and Zm00001d034421 were differentially expressed in response to NLB inoculation in NY22613 in field and greenhouse conditions. None have a previously known function in maize, but Zm00001d033623 plays a major role in rice disease immunity. QTL analyses implicates liguleless1 to be associated with disease resistance to GLS and SW and the differential expression study implicates ligul

关键词： 平果金花茶   保护遗传学   遗传多样性   遗传结构  

摘要： 平果金花茶(Camellia pingguoensis ***)隶属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia L.),包括原变种平果金花茶(Camellia pingguoensis *** ***)和变种顶生金花茶(Camellia pingguoensis *** ***(*** et ***)*** et ***)。平果金花茶为常绿灌木,生长于喀斯特地区,原变种平果金花茶分布在广西平果县和田东县,变种顶生金花茶仅分布在广西天等县。平果金花茶的分布区十分狭窄,野生种群被非法挖掘,目前已被列为濒危物种。我们共采集了11个自然种群共328个个体,其中7个种群是来自于平果县和田东县的原变种平果金花茶,4个种群是来自于天等县的变种顶生金花茶,采集的种群涵盖了平果金花茶的整个分布区。基于8对微卫星引物、一个单拷贝核基因PAL(phenylalanine ammonia-lyase)序列和一个叶绿体小单拷贝区(SSC)对采集的样品进行分析,目的是了解平果金花茶的遗传多样性和遗传结构,并基于该结果提出保护策略。主要研究结果如下:1)基于微卫星分子标记,研究结果显示平果金花茶具有中等水平的遗传多样性。在物种水平上,11个种群平均等位基因数(N)在2.6.6之间,平均值为4.6;有效等位基因数(N)在1.817.386之间,平均值为2.714;观测杂合度(Ho)在0.279.645之间,平均值为0.48;期望杂合度(He)在0.26.623之间,平均值为0.502。在变种水平上,原变种平果金花茶的平均等位基因(N)在4.5.6之间,平均值为5.4;有效等位基因(N)在2.11.505之间,平均值为2.995;观测杂合度(Ho)在0.413.645之间,平均值为0.512,期望杂合度(He)在0.382.623之间,平均值为0.557;变种顶生金花茶的平均等位基因(N)在2.6.3之间,平均值为3.3;有效等位基因(N)在1.817.621之间,平均值为2.221;观测杂合度(Ho)在0.279.565之间,平均值为0.424。期望杂合度(He)在0.26.557之间,平均值为0.407。基于单拷贝核基因(PAL)和叶绿体片段(SSC)的数据分析结果也表明平果金花茶具有中等水平的遗传多样性(cpDNA,h=0.884,π=0.00082;PAL,h=0.839,π=0.0043)。单拷贝核基因PAL序列的长度为662 bp,含有19个简约性多态位点和6个单核苷酸变异位点,其中单倍型H1和H2是平果金花茶原变种和变种顶生金花茶的共享单倍型,这两种单倍型几乎包括了所有的种群;叶绿体DNA片段(cpDNA)的总长度为5190bp,检测到17个多态性位点,共生成9个单倍型。平果金花茶原变种和变种顶生金花茶无共享单倍型。2)基于微卫星分子标记,结果表明平果金花茶种群间具有高度的遗传分化程度,种群间遗传分化系数(F)在0.1331.6337之间。其中,1组种群间的分化小于0.15;10组种群间的分化系数(F)值在0.15.25之间,余下44组种群间F值大于0.25。种群间的基因流很低,仅4组种群间的基因流大于1,其余51组种群间的基因流都小于1。原变种STRUCTURE结果显示各种群间存在很高的分化水平,K=7为最佳分组,此时每个种群独立成组;变种顶生金花茶的STRUCTURE结果也表明了种群间存在很大的遗传差异,K=4为最佳分组,即每个种群聚为一组。基于DNA序列分析的结果也显示平果金花茶的遗传分化程度很大。核基因PAL的AMOVA结果显示遗传变异主要存在于两变种间,高达52.74%,13.36%的变异存在于组内种群间,种群内的遗传变异为33.91%,各种群间的遗传分化系数为0.66094。基于cpDNA的AMOVA结果表明,两变种间变异和种群间遗传变异分别为28.68%和71.32%,在种群内没有产生遗传变异,组间分化系数为0.28682,组内种群间的遗传分化系数为1。3)在本研究中,STRUCTURE的分析结果显示K=2为最佳遗传学分组,此时平原变种种群和变种种群各自聚为一组;单拷贝核基因PAL和cpDNA的network图大致分为两支,平果金花茶原变种和变种顶生金花茶各自聚集成组;以上结果说明,平果金花茶原变种和变种之间的遗传分化程度很高。4)STRUCTURE结果显示平果金花茶各种群和顶生金花茶各种群独自聚在一起,建议把它们划分为2个管理单元进行保护。原变种平果金花茶和变种顶生金花茶各种群间的分化很大,每个种群独立成组。因此,在进行就地保护时,应尽可能对多个种群进行保护;进行迁地保护时,应该尽量增加每个种群的取样数。

关键词： Biology   Genetics   Zoology  

摘要： Freshwater burrowing mussels (unionids) play a vital role in freshwater ecosystems through nutrient cycling and promoting biodiversity. They have unique life histories directly related to aquatic vertebrates during an obligate parasitic larval stage, known as glochidia. Human interference has largely impacted mussel populations causing them to become the most endangered group of animals in North America. Genetic data has revealed taxonomic issues related to valve morphology, such as valve plasticity and cryptic speciation, that has caused identification issues in the field. Using both genetic and morphometric methods, I determined the phylogenetic placement of an isolated population of mussels within the tribe Lampsilini. I also investigated whether this population was a morph of a previously known Lampsilin species or if they were worthy of being treated as an evolutionarily significant unit (ESU) or an undescribed species. In addition, I expanded the known phylogeny of Lampsilin by including three species (Lampsilis fasciola, Lampsilis hydiana, Ligumia subrostrata) not included in previous phylogenies. Genetic analysis involved sequencing cytochrome c oxidase subunit 1 (COI) and 16s ribosomal RNA (rrnL) genes and producing maximum likelihood trees with bootstrap values for each gene individually and combined. Genetic results showed that an population from an isolated pond (named Junk Pond in this study) were closely related to members of the genus Ligumia (pondmussels), with Ligumia subrostrata being their closest relative. Morphologically, these Junk Pond mussels were noticeably different from other Ligumia species, so genetic and morphometric data was used to try and characterize this population of mussels from Junk Pond. The genetic distance between these two groups, measured using K2P distance method, were like the distances of other known sister species within Lampsilini. Morphometric analysis involved landmark and semi-landmark analyses to quantify the diffe

关键词： 卵巢不敏感综合征   遗传学   基因突变   基因治疗  

摘要： 目前卵巢不敏感综合征(resistant ovary syndrome,ROS)的研究仍处于进展阶段,由于其发病率较低,临床上多散见个案报道,无大样本调查研究,主要集中于促性腺激素受体前水平和部分受体水平。ROS的可能机制是促性腺激素不能有效作用于卵泡而使卵泡不能正常发育,停滞于休止状态。FSH受体或β亚单位基因内的突变,自身免疫过程以及血管细胞上促性腺激素受体的瞬时下调等都是ROS的可能原因,ROS相关基因突变是目前研究的热点,但是由于病例特殊性也是对不断发现新型基因突变的难点。本文通过回顾分析相关文献,对本病的遗传学病因及最新治疗策略作一综述,以期为临床研究提供一定参考。

关键词： 遗传学  

ISBN: (纸本)9787502297800

摘要： 本书全面系统地论述了经典遗传学和现代遗传学的相关实验技术, 既有较多的传统实验项目, 也增加了不少近年来发展起来的新技术和新方法, 主要内容包括: 经典遗传学实验、细胞遗传学实验、微生物遗传学实验、数量和群体遗传学实验、分子遗传学实验等。

关键词： 精神分裂症   中国人群   功能遗传变异   转录调控  

摘要： 精神分裂症(Schizophrenia，SCZ)是一种常见的，以思维、情感和行为等多方面的障碍为表现的精神疾病。SCZ多在青壮年发病，普通人群终身患病率约为1％。SCZ的病因目前仍不清楚，然而很多研究表明遗传因素在SCZ的发病中起主要作用。虽然已经报道了很多跟SCZ相关的易感位点，但所有这些已经报道的遗传数据仅仅只能揭示SCZ的一小部分的遗传力，更重要的是，这些已经鉴别到的易感位点如何影响SCZ的发生目前仍不清楚。　　随着全基因组关联分析(Genome wide association study，GWAS)的出现，目前已经鉴别到很多与SCZ相关的易感区域，然而由于连锁不平衡的原因，从SCZ的易感区域中鉴别致病单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms，SNPs)仍然是遗传学里面的一个重要挑战。本研究在SCZ的GWAS研究数据的基础上，首先利用功能基因组学和整合组学方法找到12个具有潜在功能的SNP位点。其次利用SNaPshot基因分型技术在中国样本(3718病例，7829健康对照)中进行独立人群验证，鉴别到三个与SCZ显著相关的位点rs10786700(P=1.560×10-4)、rs2270363(P=3.173×10-4)和rs2535627(P=3.295×10-9)。然后通过报告基因实验和凝胶迁移率实验(Electrophoretic mobility shift assay，EMSA)验证这三个显著位点的调控效应。发现三个位点的不同等位基因对报告基因的活性均有调控作用，暗示这3个显著的位点可能具有调控转录的功能。EMSA结果显示rs10786700和rs2270363位点有核蛋白结合带，且等位基因间结合带有差异。Super-shift实验显示rs2270363位点有转录因子USF1的结合。进一步的表达数量性状基因座(Expression quantitative trait locus，eQTL)和基因差异表达分析结果表明rs10786700在人脑组织中与TMEM180(Major facilitator superfamily domain containing 13A)基因的表达显著相关，且该基因在SCZ患者中表达显著下调;rs2270363在人脑组织中与NMRAL1(NmrA like redox sensor 1)和CORO7(Coronin 7)基因的表达显著相关，且这两个基因在SCZ患者中表达异常。综上，这些不同层面的数据暗示rs10786700和rs2270363可能通过调控这些候选基因表达介导SCZ易感。