酿酒酵母基因组的研究进展

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是第一个完成全基因组测序工作的真核生物,目前在结构基因组学、功能基因组学、模式生物、最小基因组、比较基因组学等方面的研究已经获得了重大的进展,为人类更深入地研究高等生物基因组打下了坚实的基础。本文将从这几个方面着手对酿酒酵母基因组的研究进展进行综述。     

基因组的进化与内含子中的基因的进化

论述了基因组整体进化过程中内含子所含的基因的进化．分析了内含子的起源方式与内含子中的基因种类的关系,并结合基因组在大小、组成等方面进化过程中内含子的演化趋势,探讨了内含子中的基因,特别是核仁小分子ＲＮＡ基因的进化规律．同时,对于内含子中的基因的进化,提出了一些可能的途径．     

植物Cot—1DNA的快速制备方法

Ｃｏｔ－１ＤＮＡ富含高度和中度重复序列,能封阻ＹＡＣ和ＢＡＣ中的重复序列,从而促进了大片段ＤＮＡ在原位杂交技术（ＩＳＨ）中的应用。植物Ｃｏｔ－１ＤＮＡ尚未商品化,本文介绍了一种简捷的快速制备植物Ｃｏｔ－１ＤＮＡ的方法。     

BAC—FISH技术在栽培稻与野生稻中的应用

ＢＡＣ－ＦＩＳＨ技术是９０年代开始发展起来的一种新的定位技术。由于该技术较常规ＦＩＳＨ技术的信号检出率高得多,运用该技术已将一些重要抗性基因定位到水稻染色体上。随着该技术的不断发展,将在栽培稻和野生稻比较作图研究中发挥更大的作用。     

基因组编辑植物的监管与检测技术

 基因组编辑技术是利用人工核酸酶对生物体目标基因序列进行修饰的技术。近年来,以CRISPR/Cas系统为代表的基因组编辑技术由于高效、简单的操作发展迅速,为研究动植物基因功能、疾病治疗、植物分子育种等方面提供重要的方法。同时,由于基因编辑产品的不断出现,为政府监管提出了更高的要求。通过介绍植物基因组编辑技术及其产品的种类,重点说明了主要国家、经济体在植物基因组编辑产品的安全监管的异同,概述了科学界对基因编辑作物的基本原则,并介绍了几种植物基因组编辑产品的检测方法。     

The Discovery of Actinospene,a New Polyene Macrolide with Broad Activity against Plant Fungal Pathogens and Pathogenic Yeasts

Phytopathogenic fungi infect crops, presenting a worldwide threat to agriculture. Polyene macrolides are one of the most effective antifungal agents applied in human therapy and crop protection. In this study, we found a cryptic polyene biosynthetic gene cluster in Actinokineospora spheciospongiae by genome mining. Then, this gene cluster was activated via varying fermentation conditions, leading to the discovery of new polyene actinospene (1), which was subsequently isolated and its structure determined through spectroscopic techniques including UV, HR-MS, and NMR. The absolute configuration was confirmed by comparing the calculated and experimental electronic circular dichroism (ECD) spectra. Unlike known polyene macrolides, actinospene (1) demonstrated more versatile post-assembling decorations including two epoxide groups and an unusual isobutenyl side chain. In bioassays, actinospene (1) showed a broad spectrum of antifungal activity against several plant fungal pathogens as well as pathogenic yeasts with minimum inhibitory concentrations ranging between 2 and 10 μg/mL.     

青苗碱谷与高冰草的体细胞杂交及杂种性质鉴定

将高冰草（Agropyrom elongahan Host Nevski）原生质体用强度为380μW／cm^2的紫外线分别照射0s、30s、1min、2min后作为融合供体;而未经射线处理的青苗碱谷（Setaria italica Beaur）原生质体作为融合受体,利用PEG方法诱导融合．对再生克隆进行形态学和染色体观察,并用同工酶、RAPD、5SrDNA间隔序列和叶绿体微卫星DNA（SSR）进行杂种性质鉴定．结果证明融合产物具有双亲基因组,高频率地形成了体细胞杂种。     

厚叶木莲(Manglietia pachyphylla)基因组草图

厚叶木莲（Manglietia pachyphylla）为木兰科（Magnoliaceae）木莲属（Manglietia）的木本植物,零星分布于我国广东省和广西壮族自治区,为国家二级重点保护野生植物。了解濒危物种基因组信息及其遗传多样性有助于合理地保护和利用濒危物种,实现濒危物种的解濒和复壮。为此,本研究通过高通量测序方法对厚叶木莲基因组进行测序,并利用测序数据开展厚叶木莲基因组草图的组装;之后,基于组装的基因组预测其中的重复序列和基因,进行系统发育和基因家族分析。结果表明,组装的厚叶木莲基因组大小为2 092 298 891 bp,包含676个组装序列,N50（将组装的序列按照长度由大到小进行累加,当累加到某个序列时,累加的值为基因组50%的长度时,此序列的长度即为N50）为7 961 115 bp;利用BUSCO （Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs）,针对“eudicots”和“embryophyta”这两个BUSCO单拷贝基因库,对基因组组装的完整性进行评估,组装的厚叶木莲基因组完整性分别为96.6%和98.8%。厚叶木莲基因组有76.5%的序列为重复序列,共有37 900个基因,这些基因编码了41 675个蛋白质序列。系统发育分析发现厚叶木莲与望春玉兰（Magnolia biondii）聚在一起,两者分化时间大致为10 500 000年前。厚叶木莲中与木质部/韧皮部、肌动蛋白丝、热、光合作用以及多种次生代谢相关的基因家族显著扩张,其中次生代谢相关基因在厚叶木莲基因组上呈串联和近端重复,这些基因的扩张和重复形成方式可能与厚叶木莲适应高海拔环境有关。本研究是国内外木兰科木莲属首个基因组报道,为更好地保护和开发厚叶木莲及木兰科其他物种的种质资源提供了遗传信息和参考。     

Genome Mining of Pseudomonas Species: Diversity and Evolution of Metabolic and Biosynthetic Potential

Microbial genome sequencing has uncovered a myriad of natural products (NPs) that have yet to be explored. Bacteria in the genus Pseudomonas serve as pathogens, plant growth promoters, and therapeutically, industrially, and environmentally important microorganisms. Though most species of Pseudomonas have a large number of NP biosynthetic gene clusters (BGCs) in their genomes, it is difficult to link many of these BGCs with products under current laboratory conditions. In order to gain new insights into the diversity, distribution, and evolution of these BGCs in Pseudomonas for the discovery of unexplored NPs, we applied several bioinformatic programming approaches to characterize BGCs from Pseudomonas reference genome sequences available in public databases along with phylogenetic and genomic comparison. Our research revealed that most BGCs in the genomes of Pseudomonas species have a high diversity for NPs at the species and subspecies levels and built the correlation of species with BGC taxonomic ranges. These data will pave the way for the algorithmic detection of species- and subspecies-specific pathways for NP development.     

多尺度材料计算方法

 在材料基因组科学研究中,多尺度集成材料计算占有不可或缺的地位。本文以微观-介观-宏观材料计算方法中具有代表性的第一原理、分子动力学、计算热力学/动力学及有限元方法为重点,介绍多尺度材料计算方法的基础和应用。