Acta Zootaxonomica Sinica,30(3):484-492(July,2005)动物分类学报
ISSN 1000 0739
国家自然科学基金资助项目(30160015).*通讯作者,E mail:cnjgf 1208@https://www.doczj.com/doc/0c1469769.html, 收稿日期:2004 09 13,修订日期:2005 03 28.
484
核基因序列在昆虫分子系统学上的应用
刘殿锋 蒋国芳
*
南京师范大学生命科学学院遗传资源研究所 南京 210097
摘 要 核基因中含有更加丰富的生物学信息,运用核基因序列或将核基因序列与线粒体基因序列相结合研究昆虫的系统发育正成为分子系统学领域的一种发展趋势。核糖体基因中18S rDNA 、28S rDNA 、ITS 已在昆虫分子系统学中得到了广泛的应用。与核糖体基因相比,虽然编码蛋白的核基因应用于昆虫分子系统学的种类不少,但大部分都是应用于双翅目和鳞翅目昆虫的分子系统学研究中,能够成功地普遍用于多个目昆虫的系统学研究的核基因并不多。本文简要介绍了应用于昆虫分子系统学的核中核糖体基因和编码蛋白的核基因,并分析了核基因序列在分子系统学应用上的局限性和应用前景。关键词 核基因,昆虫,分子系统学.中图分类号 Q 966
分子系统学是从分子水平上研究生物的多样性及其进化规律的一门学科(黄原,1998)。由于DNA 序列中含有丰富的生物学信息,记载了生物进化的历史,随着PC R 技术的发展和DNA 测序技术的成熟,应用DNA 序列研究生物的系统发育和进化规律成为当前分子系统学研究的热点。线粒体基因作为一种分子标记,具有分子量小,无间隔序列,结构简单,母系遗传,几乎不发生倒位、易位等畸变与重组,含量丰富,易于提取等优点,被广泛地应用于昆虫的系统发育研究。但线粒体作为一种半自主性的细胞器,其发育受线粒体基因和核基因的双重控制,核基因对线粒体基因的进化有可能造成一定的影响,核基因组中还存在线粒体基因的假基因,从而使线粒体基因用于系统发育的可靠性和准确性受到影响(Vaughan et al .,1999;Bensasson et a l .,2000);由于线粒体基因是母系遗传,其中所含的进化信息并不能完全代表双亲进化的历史,在种群系统学研究中,如果某些物种其种群的性别结构存在性偏异,例如其婚配方式是一雄多雌制,雄性对种群的遗传结构的贡献要比雌性大得多,那么根据线粒体基因得到的信息可能不能完全反映出种群的遗传结构,甚至得到的是错误结果。因此线粒体基因树可能只是部分地或有偏异地代表了生物的系统发生,而生物的性状基本上是由核基因决定的,核基因中含有更加丰富的生物学信息,用适当的核基因研究昆虫的系统发育,其结果更有可能比较真实地反映出昆虫的进化历史。Lin &Danforth (2004)对
7个目昆虫的12组线粒体基因与核基因的联合数据
组进行了分析,结果表明核基因与线粒体基因相比有以下优点:1)核基因一般比线粒体基因进化得慢,这使它们成为一种解决分歧久远的比较好的标记;2)核基因构建的树普遍有比较高的C I 值,与线粒体基因相比更有助于整棵树的解决;3)核基因的碱基位点速率变异有更高的同质性;4)核基因的碱基替代速率距阵比线粒体基因的要均匀。两位学者认为:由于核基因没有线粒体基因的替代偏异特征,昆虫分子系统学应该更加关注核基因数据而不是线粒体基因数据。总之,当前运用核基因序列或将核基因序列与线粒体基因相结合研究昆虫的系统发育正成为该领域的一种发展趋势。为此对核基因序列在昆虫分子系统学方面的应用作一简要介绍。1 核核糖体RNA 基因(nrD NA)序列在昆虫分子
系统学上的应用rRNA 是构成核糖体的主要成分,在细胞内含量很高,约占总RNA 的80%~85%。真核生物的nr RNA 包括大小两个亚基。大亚基由主要为28S 、5 8S 和5S rRNA 组成,小亚基为18S rRNA 。rRNA 基因在真核生物基因组中以串联重复方式存在,其中18S 、5 8S 的28S rR NA 基因组成一个转录元,产生一个前体RNA ,在形成rRNA 时有2个内转录片段被剪切,第1段位于5 8S 和18S rRNA 之间,第2段位于5 8S 和28S rRNA 之间,分别称之为ITS 1(internal transcribed spacer 1)和ITS 2。由于
5 8S和5S rRNA基因序列较短,在分子系统学中应用较少,而18S、28S rRNA和ITS的基因序列在昆虫分子系统学得到了广泛的应用。
1 1 18S rD NA
真核生物的染色体上编码核糖体小亚基RNA的基因称为18S rDNA,由于18S rRNA基因在蛋白质合成中具有重要的功能,因此其基因序列及二级结构高度保守,一般认为它比较适合于研究高级阶元的系统发育。许多学者已经用18S rDNA序列研究昆虫的分子系统学,例如,Flook和Rowell(1998)测定了29种多新翅类Polyneoptera昆虫的18S rDNA 全序列,并结合GenBank数据库中的8种其它昆虫的18S rDNA全序列,重建传统的古翅亚部(Palaeo ptera)和新翅亚部(Neoptera)昆虫的系统发育,其结果表明直翅目是一单系群。Bo urgoin et al.(1997)用18S rDNA研究了半翅目Hemiptera蜡蝉亚目F ulgoromorpha昆虫的系统发育,基于简约法分析,他们得到了蜡蝉亚目是一单系群,蚁蜡蝉科(Tettigo metridae)与其它蜡蝉亚目的科是非姐妹群关系的结论。Marvaldi et a l.(2002)将18S rDNA 序列数据和形态数据相结合,研究了象甲总科(C urculionoidea)各科之间的系统发育,他们得到的树的拓扑结构,很好地解决了各科的单系性和它们之间的关系。Ribera et al.(2002)用18S rDNA证明了肉食亚目A dephaga甲虫水生的几个科,即水生肉食类Hydradephaga的单系性。
1 2 28S rD NA
28S rDNA是真核生物的染色体上编码核糖体大亚基的基因,同18S rDNA一样,28S rDNA由于其重要的生物学功能,在进化过程中比较保守,但与18S rDNA相比,变异性较大,也是研究生物高级阶元系统发育较好的分子标记。在28S rDNA保守的序列中含有12个高变区(D1~D12),因此可用来解决从种到科水平上的系统发生关系(Dietrich et al.,2001)。Whiting et a l.(1997)用28S rDNA的D3区和18S rDNA序列片段,结合形态数据对全变态昆虫各目之间的关系进行探讨;Mukha et al. (2002)等在对蜚蠊目昆虫的系统发育研究时发现28S rDNA序列片段在各单元之间的序列歧异为11%~19%,用简约法和最大似然法重建的分子系统树中各个节点都得到很好的支持,因此他认为28S rDNA含有足够的信息位点解决蟑螂的系统发育,是研究蜚蠊目高级阶元系统发育的一个极好的基因。Dietrich et a l.(2001)用长为3 5kb,包含D2 ~D10变异区的28S rDNA序列片段研究了半翅目Hemiptera角蝉总科Membracoidea中主要类群的系统发育,其结果支持根据化石和生物地理学所提出的假说,即角蝉(犁胸蝉科A etalionidae和角蝉科Membracidae)起源于叶蝉(叶蝉科C icadellidae)。李芳芳等(2003)利用28S rRNA基因D2序列基于NJ法和MP法对膜翅目优茧蜂亚科Euphorinae内的分子系统发育关系进行了研究,结果表明,由分子数据产生的不同的分子系统树均显示优茧蜂亚科是一个单系群,依据形态定义的优茧蜂族Euphorini、瓢虫茧蜂族Dinocampini、缘茧蜂族Perilitini、姬蜂茧蜂族Syntretini、大颚茧蜂族C omsopho rini和宽鞘茧蜂族C entistini不是单系,但研究结果支持悬茧蜂族Meteorini和食甲茧蜂族Microcto nini是单系的结论。
1 3 ITS
核糖体内转录间隔区(ITS)通常包括核rDNA 顺反子的ITS1和ITS2,ITS1指位于18S和5 8S rDNA之间的片段,ITS2指位于5 8S和28S rDNA 之间的片段。虽然核rDNA顺反子在真核生物的核仁组织区具有数百个拷贝,但由于存在一种快速的协同进化过程而导致了重复单位的一致性,因此ITS可被看作为单拷贝基因(Coleman,2003)。核rDNA顺反子产生的前体RNA在形成rRNA时ITS1和ITS2就会被剪切掉,不参加核糖体的形成,因此受到的选择压力小,进化速度快,可用来研究种群分化、种或属间的系统发育。例如,Gomez Zurita et a l.(2000)利用ITS2的序列探讨了鞘翅目叶甲科的Tim ar cha属的34个种之间的系统发生关系,研究结果表明种间的序列差异范围为0 002~ 0 166,亚属间序列差异范围为0 124~0 206,基于ITS2序列和以前基于线粒体基因序列得到的系统发育结果相一致。Weekers et a l.(2001)用ITS序列探讨了西地中海沿岸和西欧的Calopteryx属蜻蜓之间的系统发生关系,ITS2序列长度在两地区此类昆虫之间没有变化,但ITS1序列长度略有变化,另外ITS1和ITS2的序列差异分别是14 5%和6 1%; Muccio et al.(2000)用ITS2研究了双翅目Diptera 白蛉属Phlebot omus的La rroussi us亚属6个代表种和Phlebot om us亚属1个代表种之间的系统发生关系,结果支持Larr oussi us亚属是一单系群,与形态学结果一致,另外他基于ITS2序列的差异认为形态上差别不大的P.pern i ciosus和P.lon gicuspis确实是两个不同的种。Jenkins et al.(2001)根据用ITS2和线粒体基因C O 及C O 对欧洲地下性营巢的犀白蚁科Rhinotermitidae的种类的系统发育分析结果研
485
July,2005刘殿锋等:核基因序列在昆虫分子系统学上的应用
究了基因流和种群结构、进化方式、分类和外来传入的动力,邻接法和简约法分析表明Reti cul iterm es lucif ug us gr assei的多个母系世系可能是从法国西南部传入英国Devon地区的,分子系统学和形态学、化学分类学的证据都强烈支持R.san ton en sis和R.
f lav ipes是同一个种。
2 编码蛋白质的核基因(Nuclear protein coding
genes)序列在昆虫分子系统学上的应用
在昆虫分子系统学研究中,编码蛋白质的核基因的应用与线粒体基因和核核糖体基因相比,应用较少,但由于编码蛋白质的核基因种类多,信息量丰富,进化速率范围广,虽有拷贝数低、不易扩增、杂合体的普遍存在而导致相互间缺乏可比性的不利因素存在,但编码蛋白质的基因仍具有研究各个分类阶元水平系统发育的美好前景,许多学者对其在分子系统学上的应用已经做了大量的尝试。
2 1 EF 1 基因
EF 1 是一种编码蛋白的核基因,涉及到依赖GTP氨tRNA和核糖体受位的结合。由于氨基酸序列的保守性,EF 1a被看作是一个有潜力的研究高级阶元系统发育,特别是昆虫的高级阶元系统发育的基因;EF 1 基因中存在一些进化速度比较快的内元,因此它也可以分析低阶元的系统发育问题。鉴于昆虫的EF 1 和C O 、16S R NA、18S RNA基因在较广的分歧范围内都有信息位点,并且在分子系统学中也得到了广泛的应用,C aterino et al. (2000)主张将它们作为昆虫分子系统学研究中的标准分子标记。Mitchell et a l.(1997)用EF 1 序列分析了代表夜蛾总科Noctuoidea中49种蛾之间的系统发育,简约法和距离法分析结果都支持形态上具有共源性状的类群为单系群,并提出可以根据EF 1 的同义突变有希望重建夜蛾总科和其它第三纪类群的系统发育。Sanchis et al.(2001)用EF 1 的内元研究了欧洲的拟寄生生活的蚜茧蜂亚科Aphidiinae 的Pauesia属的系统发育,分析结果表明基于EF 1 得到的系统发育结果与传统基于形态对亚属的分类明显不同,并认为传统的对Pauesia属的3个亚属Paraph idius,Pauesia和Pauesiella的划分并不可靠。
2 2 period(per)基因
per iod基因最早在果蝇中发现,此基因的突变会造成果蝇化蛹和昼夜活动节律异常(郑向忠等, 1998)。除了双翅目昆虫外,per基因还存在鳞翅目昆虫和哺乳动物中(Jerome et al.,1998)。虽然许多人猜测p eri od基因的功能高度保守,但序列分析结果表明per iod基因进化速率较快,因此主要利用period基因分析低阶元的系统发育问题。PA S域和Thr Gly重复区段,特别是PA S区段,是period基因用于系统学研究的两个主要区段,前者与后者相比,相对较为保守,而Thr Gly区段在种内和种间都存在丰富的变异。Regie et al.(1998)用长为909bp period基因保守片段研究了26种鳞翅目昆虫的系统发育,发现在同一组紧密相关的物种内period 基因氨基酸的替代速率是另外两个核基因 多巴脱羧酶(dopa decarboxylase)和EF 1 基因的4 9和44倍,在与其它基因相结合情况下,period基因仍是解决鳞翅目科级和总科级系统关系的有效基因。Bauzer et al.(2002)用长266bp的p er iod基因片段(包括一个长54bp的内元和PA S与Thr Gly区段之间的一部分编码区)研究了巴西白蛉亚科Phle botominae Lutzomyia lon gi palpi s3个种群的分子多态性,结果表明3个种群高度分化,三者之间基因流水平很低,这与其他学者根据信息素和求偶歌的研究结论 巴西存在姐妹复合种 相一致。Mazzoni et al.(2002)研究了per iod基因在吸血白蛉(双翅目Diptera,蛾蠓科Psychodidae)中的分子进化,结果表明在所分析的4个区段中有3个区段低于同区段果蝇的速率,Thr Gly重复区段,白蛉与果蝇相比,短且稳定;另外作者还对8种新热带区和1种旧大陆的白蛉进行了系统发育分析,其结果只有Ny s somyi a亚属的分类地位通过距离法和简约法分析得到较高的支持。
2 3 组蛋白基因(Histone gene)
组蛋白是一类与染色体结构的形成和基因表达的调控有关的碱性蛋白质,包括H1、H2A、H2B、H3和H4等。无脊椎动物的组蛋白基因与核糖体基因较为相似,例如拷贝数高,重复排列,具有镶嵌结构,并存在协同进化。由于组蛋白基因编码区序列高度保守,所以能设计出通用引物和探讨高级阶元水平的系统发育;又由于存在进化速率较快的间隔区,可用来探讨亲缘关系较近的物种间的系统发生关系,所以组蛋白基因可以用于研究不同阶元水平的系统发生关系(黄百渠等,2000;Piontkivska et al.,2002;Davie et a l.,1998;Baldo et al.,1999)。Baldo et al.(1999)探讨了将一小段包含H2A H2B 基因间隔区的组蛋白基因重复片段用于分子系统学的可能性,通过重建果蝇的系统发育,结果表明在较短的序列中含有丰富的进化信息,是一段研究分子系统学的有用的序列。Whiting et a l.(2003)在研究竹节虫翅的进化时,用组蛋白H3基因372bp
486
Acta Zootax onomica Sinica动物分类学报 Vol.30 N o.3
片段和18S rDNA、28S rDNA构建了多新翅类
(Paraneoptera)昆虫的分子系统树,表明竹节虫在进化过程中进化成多种多样的无翅种类,而由无翅种类进化为有翅种类机率相对较低,并且发生了多次。这些结果提示翅在无翅的竹节虫中的进化途径是保守的,翅的重新进化对昆虫的多样性可能有目前我们还没认识到的重要作用。
2 4 多巴脱羧酶基因(D opa decarboxylase gene,
D D C)
昆虫的多巴脱羧酶基因DDC表达产物位于昆虫的表皮内,与昆虫的多种生理活动有关,能催化多巴转化为多巴胺。而多巴胺不仅是各种表皮骨质化反应、美拉德反应的中间代谢物,还是一种神经递质(Mantzouridis and F rago ulis,1998;Ferdig et a l., 2000)。Fang et al.(1997)首次将DDC应用于分子系统学研究,在对实夜蛾亚科Heliothinae夜蛾的系统发育研究时,发现其系统发育的信息几乎全部来源于同义替代。而后来他在对基本分歧发生在第3纪早期或白垩纪后期的夜蛾总科Noctuoidea的系统发育研究时,发现非同义替代也提供系统发育信号(2000)。Friedlander et al.(2000)将DDC用于系统学的研究扩展到了包含鳞翅目98%种类的蛾亚目(Heterocera),结果表明DDC充分携带了这些阶元水平上的系统发育信号,他认为如果增加取样量并且其它基因相结合,DDC将成为解决鳞翅目和其它类群昆虫总科级水平之间系统发生关系的一个有力的工具。Friedlander et a l.(1998)将DDC和EF 1 相结合研究了A ttacini大蚕蛾的系统发育,结果表明用DDC和EF 1 基因的联合数据得到的树和单独用EF 1 得到的树一致,与形态学结果中8个类群的5个一致,两基因的同义替代都提供了较强的系统发育信号,DDC的非同义替代也提供了较强的系统发育信号。他们的分子系统学结果与生物地理学对大蚕蛾Attacini的修正相吻合,即大蚕蛾在东亚与新大陆的属都没有形成单系群。
2 5 视蛋白基因(Opsin gene)
视蛋白是具有7个跨膜 螺旋域特征的与感受器相关的G蛋白家庭成员。视蛋白的跨膜域围绕来源于维生素A的光敏感发色团形成一个结合口袋(binding pocket),视蛋白和发色团共同形成生物体感光器里的视色素。发色团的光致异构化在感光器里产生一系列信号事件,导致神经系统产生电信号,从而检测到光信号(Brisco e,2001)。Mardulyn et al.(1999)用长波视蛋白基因(long wavelength opsin gene,LW Rh)研究了具花粉筐的蜜蜂亚科(Apinae)内的4个族的系统发育,分析结果支持每一个族都是单系群,与以前用形态和其它DNA数据分析相一致,分子系统树的拓扑结构也受到很高的自检举值支持,表明LW Rh可用于族和亚科水平的系统发育研究,他认为LW Rh能为系统发育重建提供来自核基因组的重要的新数据。Ortiz Rivds et al. (2004)用LW Rh基因研究了同翅目Homoptera蚜科A phididae7个亚科之间的系统发育,得到的分子系统树将蚜科分成了3支,和现存的蚜科分类系统不一致;虽然一般认为Lachninae亚科和A phidinae 亚科之间互为姐妹群关系,但基于LW Rh基因得到的分子系统树不支持此观点。
2 6 无翅基因(Wingless gene,wg)
无翅基因是wnt基因家族中的一个成员,编码对许多发育过程起重要作用的分泌性糖蛋白(Du man Scheel et al.,2002)。在许多昆虫中,wg对翅样式的形成起重要作用(Brower and Salle,1998)。由于翅的样式是昆虫鉴定中的一个重要标准,因此wg基因有望成为研究昆虫系统发育的一个重要的候选基因,但目前此基因只在鳞翅目和鞘翅目的系统发育研究中应用。Brower and Salle(1998)对22个蛱蝶科Nymphalidae蝴蝶分类单元和一个外群的wg 和CO 基因序列做了对比,结果表明虽然这两个基因以十分相似的速率进化,但wg与CO 相比,不易饱和,他认为wg将是研究蝴蝶及其它在6000万年前分歧的昆虫系统发育的一个有用特征。Brower (2000)用长378bp的wg序列片段对以粉蝶科Pieri dae3种昆虫为外群的蛱蝶科103种昆虫作了系统发育分析,探讨了蛱蝶科在亚科和族的系统发生关系,通过简约法得到的进化树与传统的分类系统相吻合,表明这段短的序列可以探讨系统发育。Campbell et al.(2000)研究了鳞翅目的3个科(蚬蝶科Rio dinidae,灰蝶科Lycaenidae,蛱蝶科Nymphalidae) 34个种的wg基因的序列进化和系统发生关系,用简约法得到的分子系统树支持蚬蝶科和灰蝶科分别是一单系群,二者互为姐妹群,但对蛱蝶科的系统发育分析结果不尽人意。Ober(2000)用wg基因和18S rDNA、28S rDNA联合分析了鞘翅目Coleo ptera Harpalinae亚科的系统发生关系,结果表明Harpalinae是一单系群。
2 7 白眼基因(W hite gene)
White基因产物是运输A TP酶膜载体超家族(superfamily of Traffic A TPase(A BC)membrane transporters)的成员,这个超家族的成员广泛存在于原核生物和真核生物中,它行使各种各样的输入
487
July,2005刘殿锋等:核基因序列在昆虫分子系统学上的应用
输出功能。根据对果蝇White基因的研究发现,
white蛋白能协助眼色素前体、鸟嘌呤和色氨酸进入色素细胞。这个超家族的特征是具有两个结构域,高度保守的A TP结合域和在各种不同类型的载体之间不具有序列相似性的跨膜域(Besansky and Fahey 1997)。Besansky and Fahey(1997)用长762bp的white基因片段以幽蚊科C haoboridae的两个种为外群探讨了蚊科Culicidae3亚科9属13种昆虫的系统发生关系,他们得到的序列密码子第3位点碱基组成具有高度趋异和偏倚的特征,分子系统树的结果表明white基因是研究蚊科昆虫高级阶元系统发生关系一个有用的基因;另外,他们得到的white基因的数据表明无论是幽蚊科两个种还是蚊科13个种,内元的存在都具有多态性,在外群幽蚊科中一个种具有内元,而另一个种则无;在内群蚊科的3个亚科中,按蚊亚科A nophelinae存在一个内元,但在另两个亚科中没有内元,这表明内元的插入和缺失可能并不总是一个系统发育可靠的特征。Krzy winski et al.(2001)等用white、G6pd、ND5和28S 的D2区研究了按蚊亚科的系统发育,结果表明与其它3个基因相比,white基因能提供更好的系统发育信息来源,但在少数世系中由于进化速率似乎经历了加速过程,所以它们的亲缘关系并不十分可靠。Krzywinski and Besansky(2002)通过52种昆虫(Diptera48种,Mecoptera1种,Lepidoptera2种, C oleoptera1种)的white基因片段分析,认为内元的插入和缺失可能不是系统发育信息的可靠来源。对进化历史比较近的分类单元或保守的分类单元,例如脊椎动物,内元的插入和缺失能提供有价值的信息,但进化历史比较远的分类单元,例如昆虫,利用内元的插入和缺失作为系统发育的特征应该值得警惕。
2 8 烯醇丙酮酸磷酸羧激酶基因(Phospho
enolpyruvate carboxykinase gene,PEPCK
gene)
PEPCK基因产物催化糖异生的第一个反应,即草酰乙酸和磷酸烯醇式丙酮酸之间的相互转化。通过对已经测定的大鼠,小鼠、鸡、人、果蝇和真菌Neocall ima str ix f ron t alis、Haemon chus con tor tus的cDNA进行分析,这个基因的序列在各种物种之间相似性较高。根据用果蝇序列制成的探针对其它生物基因组所做的Southern杂交结果看来PEPC K基因的拷贝数比较低,在双翅目和鳞翅目昆虫中可能只有一个拷贝,那么估计脊椎动物的PEPCK基因的拷贝数也比较低(Hanson,1997;F riedlander et al.1996)。Friedlander et al.(1996)等以鳞翅目的12种蛾为内群,以毛翅目Tricho ptera的2种昆虫和吸吻总目A ntliophora的4种昆虫为外群,用PEPC K 基因研究了这些代表中生代世系的18种昆虫的系统发育,通过与基于形态学建立的鳞翅目的基本系统发生关系进行对比,结果基本一致,表明PEPCK基因是研究中生代系统发育分歧的一个很有潜力的核基因。Moulto n(2003)用PEPC K、28S rDNA、EF 1a、DDC和12S rDNA研究了双翅目蚋科Simuliidae 昆虫系统发生关系,结果表明,虽然基于对鳞翅目的系统发育研究认为PEPC K和DDC是中生代分歧最好的标记,但这些基因不能很好解决大部分蚋科的系统发生关系问题,推测原因是由于中生代蚋科族内可能发生了快速的分歧事件,而这些基因片段可能相对较短,进化速率较慢。
2 9 RNA聚合酶 基因(RNA polym erase
gene,POL gene)
在真核生物中,RNA聚合酶 负责mR NA的转录,而mRNA翻译后的产物直接决定着生物的性状,因此从理论上讲用RNA聚合酶 基因探讨真核生物的系统发育应该是一个很有潜力的基因。Fang et a l.(2002)用RNA聚合酶 基因探讨了虱目Siphonaptera昆虫的系统发育,得到的结果中各物种序列之间变异值在0 3%~15 2%之间,大部分碱基替换都是转换,碱基组成也无明显偏异,基于MP、NJ和ML法所得到的分子系统树基本上和现存的系统发育结果一致,证明RNA聚合酶 基因在扁虱的属一级以及更高阶元水平中含有较多的系统发育信息,是解决扁虱系统发育的一个有用的基因。
2 10 乙醇脱氢酶基因(Alcohol dehydrogenase
gene,Adh)
A dh基因产物在昆虫代谢中的基本功能是将由在幼虫和成虫的食物地点中微生物发酵所产生的各种醇可逆催化为相应的酮和醛,对昆虫适应乙醇环境起重要的作用(Goulielmos et al.,2001;Matzkin, 2003)。果蝇的A dh基因大小约为1 8kb,含有3个内元和4个外元(第1个外元不编码蛋白质),是果蝇系统发生学研究中一个非常好的分子标记(陆剑等,2002)。国内外有许多学者已经利用A dh基因研究果蝇的分子系统学,例如,Thomas和Hunt在一项对果蝇属系统发育关系的分析中,将乙醇脱氢酶基因序列分析结果与通过其它分子数据产生的结果(幼虫血淋巴蛋白免疫距离和mtDNA)通过成虫内部形态特征或成虫形态特征所产生的结果进行比较。
488
Acta Zootax onomica Sinica动物分类学报 Vol.30 N o.3
从Adh序列数据中获得的谱系分歧年代与目前已知的生物地理和化石数据相一致,也与其他分子数据和内部形态产生的系统发育相一致,但与成虫形态特征所形成的系统发育不一致,原因不详(Thomas et al.,1993;程家安,唐振华,2001)。Gomulski et al.(2004)研究了地中海果蝇Cerat iti s cap itat a的A dh 1基因第1个内元的长度多态性,通过对地中海果蝇不同的世系和种群的A dh 1基因第1个内元进行分析,表明有5类代表性的长度类型,认为这个内元存在多态性原因主要是由于3种不同的插入和缺失造成的,以Cerat itis rosa为外群的系统发生分析表明序列越短的内元代表着越原始内元类型,而序列越长的内元代表着越进化的内元类型。
2 11 其它编码蛋白的核基因
目前,应用于分子系统学的编码蛋白的核基因序列大约有40多种(Caterino et a l.,2000),除了上述的10种外,其它的例如甘油 3 磷酸脱氢酶(Glycerol 3 phosphate dehydrogenase,gpdh or g3pdh)(Barrio et al.,1997;Goto et al.,2001),锌脂蛋白(Hunchback,hb)(Kalf,1992;Durando, 2000),Cu,Zn过氧化歧化酶(C u,Zn supero xide dismutase,sod)(Kato h,2000;Durando,2000; Kwiatowski,1994),肌动蛋白(A ctin)(He et a l., 1995),黄嘌呤脱氢酶(X anthine dehydrogenase xdh)(Rodriguez Trelles,1999;Tarrio,2000;Ro driguez Trelles,2000),卵黄蛋白(Yolk protein) (Ho,1996;Piano,1997), 微管蛋白( tubulin) (Sonja,2001),荧光蛋白(Luciferase)(To h,1991;
C hoi et al.,2003),球蛋白家族(Glo bin family) (Hankeln et a l.,1998;Burmester et a l.,1999; Guryev et al.,2001),绒毛膜蛋白(Cho rion pro tein,cp)(Lecanidou et al.,1986;Martinez Cruza do,1990;Leclerc et al.,1994),核糖体蛋白49 (Ribosomal protein49,rp49)(Segarra et al.,1993; Ramo s O nsins et al.,1998),磷酸丙糖异构酶(Triose phosphate iso merase,Tpi)(Kwiatowski et al.,1995;Hasson et a l.,1998)等蛋白质的基因。
总的来说,虽然应用分子系统学的编码蛋白的核基因种类不少,但大部分都是应用于双翅目、鳞翅目和膜翅目的分子系统学研究中,与编码核糖体的核基因相比,能够成功地普遍用于多个目昆虫的系统学研究的核基因种类并不多,最成功的是EF 1 ,已被应用于7个目(鳞翅目Lepidoptera,膜翅目Hymeno ptera,半翅目Hemiptera,弹尾目Collembo la,石目A rchaeognatha,蜚蠊目Blattodea,虱目Phthiraptera)昆虫的分子系统学研究中(C aterino et al.,2000;C ruickshank et a l.,2001;Johnson et al., 2002)。
综上所述,生物的性状基本上是由核基因决定的,核基因中含有的生物学信息是线粒体基因所无法比拟的,用核基因序列探讨昆虫的系统发育可以解决许多线粒体基因序列无法解决的问题,并且有许多核基因序列已经应用在了昆虫的系统发育研究中。但是,另一方面也应该看到,占核基因绝大多数的蛋白编码基因序列目前还主要限于全变态昆虫的系统发育研究中,对于应用于半变态昆虫系统发育的核基因序列来说,少之又少,这可能与双翅目昆虫的果蝇是模式生物有关。另外,核基因序列在分子系统学研究中受限的主要原因是:1)核基因组中广泛存在DNA重组,重组以现存的等位基因为基因基础,可以 制造 出具有嵌合进化历史的新等位基因,增加了数据分析的难度;2)由于大多数真核生物是二倍体或多倍体,因此,任何一个基因在核基因组中都有两个或多个等位基因。同一个体的等位基因在DNA序列上位置不同,形成杂合体。如何有效地区分或分离杂合体中的不同等位基因仍是使用核DNA标记的技术制约点;3)由于核基因组的不同区域可能承受不同的进化力量的作用,因此可能有不同的进化速率和不同的进化历史。有些进化力量(如随机漂变、种群瓶颈)对整个基因组进化都有影响,但有些进化力量(如重组、自然选择)仅对基因组的某一区域起作用,根据受后者作用的基因得到的基因树可能是有问题的,如何对基因树校正使之更接近物种树也是一个亟待解决的问题(陈灵芝,马克平,2001;Zhang&Hewitt,2003)。
虽然将核基因序列应用于昆虫分子系统学在理论上和技术上还存在上述困难,但我们相信随着分子系统学理论的完善和技术的成熟,核基因序列必将得到更加广泛的应用。
REFERENCES(参考文献)
Baldo,A.M.,Les,D.H.and Strausbaugh,L.D.1999.Potentials and limitations of histo ne repeat sequences fo r phy logenetic reco n structio n of so phopho ra.Mo l.Bi ol.Evol.,16(11):1511 1520. Barrio,E.and Ayala, F.J.1997.Evolution of the droso phi la obscura species gro up inferred from the Gpdh and Sod genes.Molecular Phy logeneti cs and Evol ut ion,7(1):79 93.
Bauzer,L.G.S.R.,Souza,N.A.,Ward,R.D.,Kyriacou, C.P.
and Peixoto,A.A.2002.The period gene and genetic differentiatio n between three Brazili an po pulations of Lu tz omyi a l ongi pal pis.Insect Mol ecul ar Bi ology,11(4):315 323.
Bensasson,D.,Zhang,D X and Hewitt,G.M.2000.Frequent assimi lation of mitocho ndri al D NA by grasshopper nuclear genomes.M ol.
Bio l.Evol.,17(3):406 415.
489
July,2005刘殿锋等:核基因序列在昆虫分子系统学上的应用
Besansky,N.J.and Fah ey,G.T.1997.Uti lity of the white gene in es timating phylogen etic relationships amo ng mosqu i toes(D iptera:Culi cidae).M ol.Biol.Evol.,14(4):442 454.
Bourgoin,T.,Steffen Campbell,J. D.and Campb ell, B. C.1997.
Molecular phylo geny o f fulgoro morpha(Insecta,Hemiptera,A r chaeorrhyncha).The enigmati c Tettigo metridae:ev olutio nary affili atio ns and historical bi o geography.Cladistics,13(3):207 224. Briscoe,A. D.2001.Fu nctional di v ersificatio n of lepidopteran opsins fo llowing gene du p lication.Mol.Bi ol.Evol.,18(12):2270 2279.
Brower,A.V.Z.2000.Phylo genetic relatio nships among the Ny m phalidae(Lepido ptera)inferred from partial seq u ences o f the wingless gene.Proc.R.S oc.Lond.B,267(1449):1201 1211. Brower, A.V.Z.and Salle,R.D.1998.Pattens of mitochondrial ver sus nclear D NA sequence divergence among ny mphalid butterfliws: the utility of winjgless as a source o f characters for phylogenetic in ference.In sect Mol ecu lar Bi ology,7(1):73 82.
Burmester,T.and Hankeln,T.1999.A glo bin gene of drosophila melano gaster.Mol.Biol.Evol.,16(12):1809 1811.
C ampbell,D.L.,Bro wer,A.V.Z.and Pierce,N. E.2000.Mo lecu
lar ev olution of th e wingless gene and its impl ications for the phyloge neti c placem ent o f the butterfly family Rio dinidae(Lepidoptera:Pa piliono idea).Mol.Bio l.Evol.,17(5):684 696.
C aterino,M.S.,C hol,S.and Sperling, F. A.H.2000.The cu rrent
state o f insect molecular systematics:a thriving tower of babel.An n ual Review o f Ent om ology,45:1 54.
C hen,L Z and Ma,K P2001.Biodiversity S cience:Pr inciple and Prac
tice.S hanghai S cience Technology Press,Shanghai.114 115.[陈灵芝,马克平,2001.生物多样性科学:理论与实践.上海:上
海科学技术出版社.114~115]
C heng,J A and Tang,Z H2001.Insect Mo l ecular Science.Science
Press,Beijing.p.31.[程家安,唐振华,2001.昆虫分子科学.
北京:科学出版社.31]
C hoi,Y.S.,Bae,J.S.,Lee,K.S.,Kim,S.R.,Kim,I.,Kim,
J.G.,Kim,K.Y.,Kim,S. E.,S u z u ki,H.,Lee,S.M., Sohn,H. D.and Jin, B.R.2003.Genomic str u cture o f the lu ciferase gene and phylogenetic analy sis in the H otaria group fireflies.
Com par at ive Biochem istry an d Physi ology Par t B,134(2):199 214.
Lin,C.P.and Bryan,N. D.2004.Ho w do insect nuclear an d mito chondrial gene substitutio n patterns differ?Insi ghts from Bay esian analyses o f combined datasets.Mol ecul ar Phylogen etics and Evolu t ion,30(3):686 702.
C oleman,A.W.2003.ITS2is a dou ble edged tool for eukary ote evolu
tionary compari sons.Tr en ds i n Genet ics,19(7):370 375.
C ruick shank,R.H.,Johnson,K.P.,Smith,V.S.,Adam s,R.J.,
Clay to n, D.H.and Ro deric, D.M.Page.2001.Phylogenetic An alysis of Partial Sequences of El o ngation Facto r 1a Identi fies Major
G roups of Lice(Insecta:Phthi raptera).Mol ecul ar Phyl ogen et ics an d
Evo lut ion,19(2):202 215.
Dav ie,J.R.1998.Cov alent mo dificatio ns of histo nes:ex pression from chromatin templates.Cur ren t Opin ion i n Geneti cs&Developm en t,8
(2):173 178.
Dietrich, C.H.,Rakito v,R.A.,Holmes,J.L.and Black,W. C.
2001.Phy logeny of the major lineages of Membracoidea(Insecta: Hemiptera:Cicado morpha)based on28S rD NA sequences.Mol ecu l ar Phy logen etics and Evol ut ion,18(2):293 305.
Duman Scheel,M.,Pirk l,N.and Patel,N.H.2002.Analysis of the expressi o n pattern of Mysidium co lumbiae wi n gless pro vides evidence fo r co nserved meso dermal and retinal patterning pro cesses among in sects and crustaceans.Dev Gen es Evol.,212(3):114 123.D urando, C.M.,Baker,R.H.,Etges,W.J.,Heed,W. B.,
Wasserman,M.and D eS alle,R.2000.Phylo genetic analysis o f the rep leta species gro up of the genus Drosophil a using mu ltiple sources of characters.Molecul ar Phyl ogen et ics an d Evolu ti on,16(2):296 307.
Fang,Q Q,Keirans,J.E.and Mixson,T.2002.The use o f the nuc lear pro tein encoding gene,RNA polymerase ,fo r tick mo lecular systematics.Experim en tal and Appli ed A carol ogy,28(1 4):69 75. Fang,Q Q,Cho,S.,Regier,J. C.,Mitter, C.,Matthews,M., Po ole,R.W.,Friedlander,T.P.and Zhao,S1997.A new nucle ar gene fo r insect phylogeneti cs:do pa decarboxylase is info rmati v e of relatio nships within Hel io thinae(Lepidoptera:Noctuidae).S yst em atic Bi ology,46(2):269 283.
Fang,Q Q,Mitchel,A.,Regier,J. C.,Mitter, C.,Friedlander,T.
P.and Po ole,R.W.2000.Phylo genetic uti lity o f the nuclear gene dopa decarboxy lase(DD C)in no ctuoid moths(Insecta:Lep ido ptera: Noctuoidea).Mol ecul ar Phylogeny and Evolu tion,15(3):473 486.
Ferdig,M.T.,Taft, A.S.,S martt, C.T.,Lo wenberger,C.A., Li,J,Zhang,J and Christensen, B.M.2000.A edes aegypti dopa decarboxylase:gene structure and regulation.In sect Mol ecul ar Biol o gy,9(3):231 239.
Flo ok,P.K.and Rowell,C.H.F.1998.Inferences about orthoptero id phylogeny and molecu l ar evo lutio n fro m small subunit nuclear riboso mal DNA sequences.In sect Molecu lar Biol ogy,7(2):163 178.
Fr idelan der,T.P.,Regier,J. C.,Mitter,C.,W agner,D.L.and Fang,Q Q2000.Evo lutio n o f heteroneuran Lepidoptera(Insecta) and the util ity of dopa decarbo xylase for Cretaceo us age phylogenet ics.Zoologi cal J ou rnal of the Lin nean Society,130(2):213 234. Fr iedlan der,T.P.,H orst,K.R.,Regier,J.C.,Mi tter,C.,Peigler, R.S.and Fang,Q Q1998.Two nuclear genes yield concordant re lationships within Attacini(Lepidop tera:Saturniidae).Mol ecu lar Phylo geneti cs an d Evolu tion,9(1):131 140.
Fr iedlan der,T.P.,Regier,J. C.,Mtter,C.and W agner,D.L.
1996.A nuclear gene for higher level phylo genetics:phospho enolpyruvate carbo xykinase track s Mesozo ic Age divergences within Lepidoptera(In secta).Mol.Biol.Evol.,13(4):594 604.
Go mez Zu r ita,J.,Juan, C.and Petitpierre, E.2000.Sequence,sec ondary structure and phy logenetic analyses of the ribosomal internal transcribed spacer2(ITS2)in the timarcha leaf beetles(Co leo ptera: Chryso melidae).In sect Mol ecu lar Bi ology,9(6):591 604.
Go mulski,L.M.,Bro gna,S.,Babaratsas, A.,Gasperi,G., Zacharopoulo u,A.,Savakis,C.and Bourtzis,K.2004.Mo lecular basis of the size po lymorphism of the first intro n of the A dh 1gene of the mediterranean fruit fly,C eratitis capitata.J our nal of Mol ecu lar Evo lut ion,58(6):732 742.
Go to,S.G.and K imu ra,M.T.2001.Phylo genetic utility of mito chondrial COI and nuclear gpdh genes in drosophila.M olecu lar Phy logeneti cs and Evol ut ion,18(3):404 422.
Go ulielmo s,G.N.,Co smidis,N.,Lou kas,M.,Tsak as,S.and Zou ros, E.2001.Characterization of two alcohol dehy drogenase (Adh)lo ci from th e olive fruit fly,bactrocera(D acus)oleae and im plicatio ns for adh duplication in D ipteran Insects.J ou rnal of Molecu lar Evol ut ion,52(1):29 39.
Gu r y ev,V.,Makarev itch,I.,Bl ino v, A.and Martin,J.2001.Phy logeny of the genu s Chi ron omu s(D iptera)inferred from D NA se quences of mitochondrial cytochrome b and cy to chro me oxidase I.
Mo lecu lar Phylogeneti cs and Evo lut ion,19(1):9 21.
Huang,B Q,Z eng,Q H,Bi,X H,Wang,Y H and Li,Y X2000.
The functio ns of histone and nu cleosome in the co urse of transcrip tio n.Chi nese Science Bul letin,45(19):2033 2040.[黄百渠,曾
490
Acta Zootax onomica Sinica动物分类学报 Vol.30 N o.3
庆华,毕晓辉,王玉红,李玉新,2000.组蛋白和核小体在基因转录中的作用.科学通报,45(19):2033~2040]
Hankeln,T.,Amid,C.,W eich,B.,Niessing,J.and S chmidt, E.R.
1998.Molecu l ar evo lutio n o f the globin gene cluster E in two distant ly related midges,Chir onom us pall idivi ttat us and C.thum m i t hu m m i.J.Mo l.Evol.,46(5):589 601.
Hanso n,R.W.1997.Regulation of phosp ho enolpyruvate carboxykinase (GTP)gene ex pressio n.Annu.Rev.Biochem.,66(1):581 611. Hasson, E.,W ang,I N,Z eng,L W,Kreitman,M.and Eanes,W.
F.1998.Nucleo tide variation in the triosep ho sphate isomerase(Tpi)
locus of D rosophila melano gaster and D roso phi la simu lans.Mol.Bi o l.Evol.,15(6):756 769.
He,M and Haymer,D.S.1995.C odon bias i n actin mu ltigene families and effects o n the reco nstr u ction o f phylo genetic relatio nships.J our n al of M olecu lar Evo lut ion,41(2):141 149.
Ho,K. F.,C raddock, E.M.,Piano, F.and Kamby sell is,M.P.
1996.Phylo genetic analysis o f D NA length mutations in a repetitive region of the Hawaiian drosophila yolk protein gene Yp2.Journ al of Mol ecul ar Evolu ti on,43(2):116 124.
Hu ang,Y1998.Theory,Method and Ap p lication o f Mo lecular System atics.China A griculture Press,Beijing.1 2.[黄 原,1998.分子系统学 原理、方法、及应用.北京:中国农业出版社.1~2]
Jenk i n s,T.M.,Dean,R. E.,Verkerk,R.and Forschler, B.T.
2001.Phylo genetic analyses of two mitochondrial genes and one nu clear intron region illuminate euro pean subter ranean termite(Iso pter a:Rhinoter mitidae)gene flow,taxono my,and intro duction dynam ics.Mo lecu lar Phylogeneti cs an d Evo lut ion,20(2):286 293. Jero me,C.R.,Fang,Q Q,Charles,M.,Richard,S.P.,Timo thy,P. F.and S o lis,M.Alma.1998.Evolu tion and phylogenetic util ity of the per io d gene in Lepidoptera.Mol.Biol.Evo l.,15
(9):1172 1182.
Johnso n,K.P.and Whiting,M. F.2002.Mu l tiple genes and the mo nophyly o f ischnocera(Insecta:Phthiraptera).Mol ecul ar Phylo geneti cs and Evo lut ion,22(1):101 110.
K rzywinski,J.and Wilk erson,R. C.and Besansky,N.J.2001.To ward understanding ano phelinae(Diptera,Culicidae)phylo geny:in sights from nuclear Single Copy genes and the weight of evidence.
Syst.Biol.,50(4):540 556.
K rzywinski,J.and Besansk y,N.J.2002.Frequent intron l o ss in the whi te gene:a cau tio nary tale for phylogeneti cists.Mol.Biol.
Evo l.,19(3):362 366.
K wiatowski,J.,Krawczyk,M.,Kornacki,M.,Bail ey,K.and Ay ala,F.J.1995.Evidence against the exon theory of genes derived fro m the triose phosphate iso merase gene.Proc.Natl.A cad.S ci.
USA,92(18):8503 8506.
K wiatowski,J.,Skarecky,D.,Bailey,K.and Ayal a, F.J.1994.
Phylogeny of drosophila and related genera inferred from the nu cleotide sequence of the Cu,Z n Sod gene.J o urn al of Molecul ar Evo l ut ion,38(5):443 454.
Lecanidou,R.,Rodakis,G.C.,Eickbush,T.H.an d Kafatos,F.C.
1986.Evo lutio n of the si lk mo th chorion gene su perfamily:gene fam ilies C A and CB.Pro c.Natl.Acad.S https://www.doczj.com/doc/0c1469769.html, A,83(17):6514 6518.
Leclerc,R. F.and Regier,J. C.1994.Evo l u tion of chorio n gene fami lies in lepidoptera:characterization of15cDN As fro m the gy psy mo th.J ourn al of Molecular Evolu tion,39(3):244 254.
Li,F F,Chen,X X,Piao,M H,He,J H and Ma,Y2003.Phyloge neti c relationships o f the eupho rinae(Hy meno ptera:Braconidae) based on the D2variable regi o n of28S ribo som al RNA.En tom ota xon omi a,25(3):217 226.[李芳芳,陈学新,朴美花,何俊华,马 云,2003.基于28S rRNA基因D2序列的优茧蜂亚科分子系
统发育(膜翅目:茧蜂科).昆虫分类学报,25(3):217~226] Lu,J,Lu,J,Chen,H X,Zhang,W Xand Dai,Z H2002.Mo lecular phylogeny o f dro so p hila auraria specides co mplex.Acta Geneti ca Si ni ca,29(1):39 49.[陆 剑,吕 静,陈慧贤,张文霞,戴灼华,2002.金色果蝇复合种(Dro sophil a au raria specids complex)的分子系统学研究.遗传学报,29(1):39~49] Mantzouridis,T.D.and Fragoulis,E.G.1998.Two different cD NAs co de for L DO PA decarboxylase in the white prepuparium and eclo sio n developmental stages of the insect Ceratitis capitata.Bi ochi mi ca et Bi ophy sica Acta,1443(1 2):267 273.
Marduly n,P.and Camero n,S.A.1999.The majo r opsin in bees(In secta:Hym eno ptera):A pro mising nuclear gene fo r higher level phy logeneti cs.M olecu lar Phylo geneti cs an d Evolu ti on,12(2):168 176.
Martinez Cruzado,J.C.1990.Evo lutio n of the autoso mal chorion clus ter in D roso phila. .Th e H awaiian D rosophila:rapid protein evo lutio n and co nstancy in the rate o f DNA divergence.J our nal of Mol ecul ar Evolu ti on,31(5):402 423.
Marv aldi,A. E.,Sequeira, A.S.,O Brien, C.W.and Farrell, B.
D.2002.Mo lecular and morpho logical phylogeneti cs of weevils
(C oleoptera,Cu rculio noidea):do niche shifts accompany diversi fica
tio n?Syst.Biol.,51(5):761 785.
Matzkin,L.M.and Eanes,W.F.2003.Sequence Variati o n of Alcoho l Dehydro genase(A dh)Paralogs in Cactophilic D rosophila.Gen et ics, 163(1):181 194.
Mazzo ni, C.J.,Go mes, C. A.,So uza,N.A.,Queiroz,R.G.D., Justiniano,S.C.B.,Ward,R.D.,Kyriacou,C.P.and Peixo to,
A. A.2002.Mo lecular evo lutio n of the perio d gene in Sandflis.
J ou rn al o f Mo lecu lar Evol ut ion,55(5):553 562.
Mitchell, A.,Cho,S.,Regier,J. C.,Mi tter,C.,Po ole,R.W.and Matthews,M.1997.Phylo genetic Utility of Elongatio n Facto r 1a!
in N octuo idea(Insecta:Lepidoptera):The Limits of Syno nymous S u bstitution.Mol.Biol.Evol.,14(4):381 390.
Moulton,J.K.2003.Can the current molecular arsenal adequately track rapid divergence events within Simuli idae(D iptera)?Molecul ar Phy logeneti cs and Evol ut ion,27(1):45 57.
Muccio,T.D.,Marinucci,M.,Fruster i,L.,Maroli,M.,Pesson,B.
and G ramiccia,M.2000.Phylo genetic anal y sis of Phlebotomus species belonging to the su bgenu s Larro ussiu s(D iptera,Psycho didae) by ITS2rD NA seq u ences.Insect Bi ochemi st ry and M olecu lar Bi ology, 30(5):387 393.
Mukha,D.,Wiegmann, B.M.and Schal,C.2002.Evolution and phylogenetic information co ntent o f the ribosomal D NA repeat unit in the Blatto dea(Insecta).Insect Bi ochem ist ry and M olecu lar Bi ology, 32(9):951 960.
Ober,K.A.2002.Phylo genetic relationships o f the carabid subfamil y Harpal inae(Coleo ptera)based on molecular sequence data.Molecu lar Phylo geneti cs an d Evolu tion,24(2):228 248.
Ortiz Rivas, B.,Moya,A.,and Martinez To rres,D.2004.Mo lecular systematics of aphids(Homo ptera:A phididae):n ew insights from the long wavelength o psin gene.Molecul ar Phy logen et ics and Evolu ti on, 30(1):24 37.
Piano, F.,Craddo ck, E.M.and Kambysellis,M.P.1997.Phylo geny of the island po pulations of the Hawaiian Dro so p hila grimshawi co m plex:evidence from co mbined data.Mol ecu lar Phylogenetics and Evo lut ion,7(2):173 184.
Piontkivska,H.,Rooney,A.P.and Nei,M.2002.Purifying selectio n and birth and death evolution in the histo ne H4gene family.M ol.
Bio l.Evol.,19(5):689 697.
Ramo s O nsins,S.,Segarra, C.,Rozas,J.and Aguade,M.1998.
Molecular and chrom oso mal phylogeny in the obscura group of
491
July,2005刘殿锋等:核基因序列在昆虫分子系统学上的应用
D rosophila inferred from sequences o f the rp 49gene region.Mol ecu l ar Phy logen etics and Evol ut ion ,9(1):33 41.Regier,J.C.,Fang,Q Q,Mitter,C .,Peigler,R.S.,Friedlander,
T.P.and Solis,M.A .1998.Evolution and p hylo genetic utili ty o f the peri o d gene in Lepidoptera.M ol.Bi ol .Evol.,15(9):1172 1182.
Ribera,I.,Ho gan,J. E.and Vo gler,A .P.2002.Phylogeny of hy dradephagan water beetles inferredfro m 18S rRN A sequences.Molec u lar Phylo geneti cs an d Evolu tion ,23(1):43 62.Ro driguez Trelles,F.,Alarco n,L.and Fo ntdevila,A .2000.Mo lecu
lar evo l u tion and phylogeny of the buzzatii complex (Dro sophila re
pleta G roup):A maximum Lik elihoo d appro ach.M ol.Bi ol .Evol .,17(7):1112 1122.
Ro driguez Trel les, F.,Tarrio,R.and Ay ala, F.J.1999.Molecular
evolution and phylo geny o f the drosophila saltans species gro up in ferred from the X dh gene.Molecular Phylogeneti cs an d Evol ut ion ,13(1):110 121.
Ro wan,R.G .and Hunt,J.A .1991.Rates of DNA change and phy
lo geny fro m the D NA sequences of the alcoho l dehydro genase gene for five closely related species of Hawaiian Dro sophila.Mo l.Biol .Evo l.,8(1):49 70.Sanchis, A.,Mi chelena,J.M.,Latorre,A .,Qu i cke,D.L.J.,G ar denfo rs,U .and Belshaw,R.2001.The phylo genetic analy sis o f variable length sequence data:elongatio n facto r 1a intro ns in Euro
pean Populations of the parasitoid wasp genus Pau esia (Hymenoptera:Braconidae:A phidi inae).Mol .Biol .Evol .,18(6):1117 1131.
Scheffer,S.J.and Lewis,M.L.2001.Two nuclear genes confirm mi
tochondrial ev i d ence of cr y ptic species within Lirio myza huido brensis (D iptera:Agro myzidae).Annal s of t he En tom ol ogi cal S oci et y of A m erica ,94(5):648 653.
Segarra,C.and Aguade,M.1993.Nucleotide divergence of the rp 49
gene region between D rosophila melanogaster and two speci es o f the O bscura group of Dro so p hila.J ou rnal of Mol ecul ar Evolu ti on ,36(3):243 248.
Sommer,K.J.,Retzlaff,M.,Go erlich,K.,Sander,K.and Tautz,
D.1992.Evo l u tion ary co nservation pattern of zinc finger do mains of
Dro so phila segmentation genes.Pr oc.Natl .Acad.Sci .USA ,89(22):10782 10786.Tarrio ,R.,Rodrigu ez Trelles,F.and A yala, F.J.2000.Tree ro oting with ou tgro ups when they differ in their nucleo tide compo siti o n fro m the ingroup:the Dro so phila saltans and willistoni groups,a case study.Molecular Phyl ogen et ics an d Evolu ti on ,16(3):344 349.Thomas,R.H.and Hunt,J. A.1993.Phylo genetic relationships in
Dro so phila:A co nflict between molecular and morpho logical data.Mo l.Biol .Evol .,10(2):362 374.
Toh,H.1991.S equence analysis of firefly luciferase family reveals a co nservative sequence motif.Pr otein Seq.Data Anal .,4(2):111 117.
Vaughan,H. E.,Heslop Harrison,J.S.and Hewitt,G.M.1999.The localization of mitochondrial sequ ences to chro mosomal D NA in
orthopterans.Genom e ,42(5):874 880.
W eekers,P.H.H.,Jo nckheere,J. F.D .and Dumo nt,H.J.2001.
Phylo genetic relationships inferred from ribo somal ITS sequences and biogeographic patterns in representatives of the genus C alopteryx (In secta:O donata)of the West Mediterranean and Adjacent West Euro pean Z one.M olecu lar Phylogeneti cs and Evol uti on ,20(1):89 99.W hiting,M. F.,Bradler,S.and Maxwell,T.2003.Lo ss and reco ver y
of wings in stick i n sects.Natu re ,421(16):264 267.W hiting,M.F.,Carpenter,J.C.,Wheeler,Q .D .and Wheeler,W .
C.1997.The strepsiptera problem:phy logeny of the holo metabo lous insect orders inferred fro m 18S and 28S ribosomal D NA sequ ences and morpholo gy.Syst .Bi ol .,46(1):1 68.Zhang,D X and Hewitt,G.M.2003.Nuclear DNA analyses in genetic studies o f popu l atio ns:practice,problems and prospects.Mol ecu lar
Ecol ogy ,12(3):563 584.Zheng,X Z ,Z hang,Y P,Z hu,D L and Geng,Z C 1998.The molecu
lar bi o logy of the biological clo ck gene,period.Zool ogical Resear ch ,
19(6):473 481.[郑向忠,张亚平,朱定良,庚镇城,1998.生物钟基因period 的分子生物学.动物学研究,19(6):473~481]
THE APPLIC ATION OF NUC LEAR GENES SEQUENCES IN INSECT M OLEC ULAR SYSTEM ATICS
LIU Dian Feng,JIA NG Guo F ang
I nst it ut e of Geneti c Resou rces ,Coll ege of Lif e Sciences ,Nan jin g Nor mal Uni versity ,Nanj in g 210097,China
Abstract More biological information are encom passed in nuclear genes,and it is becoming a trend that insect phylogenetic analyses are based on nuclear genes or combination of nuclear genes and mitochondrial genes.The 18S rDNA ,28S rDNA and ITS of nuclear genes were widely applied to insect molecular systema tics.The kinds of nuclear protein coding genes were more than ribosome genes in insect phylogenetic analy ses,but most of them were only applied to phylogenetic analyses of Diptera and Lepidoptera,and few genes were used to several orders.T he riboso me genes and nuclear protein coding genes used to insect molecular systematics were briefly reviewed,and their restric tions and prospects in application were analyzed in this paper.
Key words Nuclear genes,insect,molecular systematics.
492 Acta Zootax onomica Sinica 动物分类学报 Vol.30 N o.3
生物芯片研究进展 摘要 生物芯片是切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器是便携式生物化学分析器的核心技术。通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。生物芯片发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室。生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。本文主要阐述了生物芯片技术种类和应用方面的近期研究进展。 关键词 生物芯片，疾病诊断，研究运用，基因表达 基因芯片的种类 基因芯片产生的基础则是分子生物学、微电子技术、高分子化学合成技术、激光技术和计算机科学的发展及其有机结合。根据基因芯片制造过程中主要技术的区别，下面主要介绍四类基因芯片。 一、光引导原位合成技术生产寡聚核苷酸微阵列 开发并掌握这一技术的是Affymetrix公司，Affymetrix采用了照相平板印刷技术技术结合光引导原位寡聚核苷酸合成技术制作DNA芯片，生产过程同电子芯片的生产过程十分相似。采用这种技术生产的基因芯片可以达到1×106/cm2的微探针排列密度，能够在一片1厘米多见方的片基上排列几百万个寡聚核苷酸探针。 原位合成法主要为光引导聚合技术（Light-directed synthesis），它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。光引导聚合技术是照相平板印刷技术（photolithography）与传统的核酸、多肽固相合成技术相结合的产物。半导体技术中曾使用照相平板技术法在半导体硅片上制作微型电子线路。固相合成技术是当前多肽、核酸人工合成中普遍使用的方法，技术成熟且已实现自动化。二者的结合为合成高密度核酸探针及短肽列阵提供了一条快捷的途径。 Affymetrix公司已有诊断用基因芯片成品上市，根据用途可以分为三大类，分别为基因表达芯片、基因多态性分析芯片和疾病诊断芯片，基因表达分析芯片和基因多态性分析芯片主要用于研究机构和生物制药公司，可以用来寻找新基因、基因测序、疾病基因研究、基因制药研究、新药筛选等许多领域，Affymetrix公司主要生产通用寡聚核苷酸芯片；疾病诊断芯片则主要用于医学临床诊断，包括各种遗传病和肿瘤等，目前Affymetrix公司生产
分子生物学与基因工程复习重点 第一讲绪论 1、分子生物学与基因工程的含义 从狭义上讲，分子生物学主要是研究生物体主要遗传物质-基因或DNA的结构及其复制、转录、表达和调节控制等过程的科学。 基因工程是一项将生物的某个基因通过载体运送到另一种生物的活体细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，从而创造生物新品种或新物种的遗传学技术。 2、分子生物学与基因工程的发展简史，特别是里程碑事件，要求掌握其必要的理由 上个世纪50年代，Watson和Crick提出了的DNA双螺旋模型； 60年代，法国科学家Jacob和Monod提出了的乳糖操纵子模型； 70年代，Berg首先发现了DNA连接酶，并构建了世界上第一个重组DNA分子； 80年代，Mullis发明了聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术； 90年代，开展了“人类基因组计划”和模式生物的基因组测序，分子生物学进入“基因组时代”； 目前，分子生物学进入了“后基因组时代”或“蛋白质组时代”。 3、分子生物学与基因工程的专业地位与作用：从专业基础课角度阐述对专业课程的支 撑作用 第二讲核酸概述 1、核酸的化学组成（图画说明） 2、核酸的种类与特点：DNA和RNA的区别 （1）DNA含的糖分子是脱氧核糖，RNA含的是核糖； （2）DNA含有的碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T），RNA含有的碱基前3个与DNA完全相同，只有最后一个胸腺嘧啶被尿嘧啶（U）所代替； （3）DNA通常是双链，而RNA主要为单链；
（4）DNA的分子链一般较长，而RNA分子链较短。 3、DNA作为遗传物质的直接和间接证据； 间接： （1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的，而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里的蛋白质并没有相似的分布规律。 （2）DNA在代谢上较稳定。 （3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（4）DNA通常只存在于细胞核染色体上，但某些能自体复制的细胞器，如线粒体、叶绿体有其自己的DNA。 （5）在各类生物中能引起DNA结构改变的化学物质都可引起基因突变。 直接：肺炎链球菌试验、噬菌体侵染实验 4、DNA的变性与复性：两者的含义与特点及应用 变性：它是指当双螺旋DNA加热至生理温度以上（接近100oC）时，它就失去生理活性。这时DNA双股链间的氢键断裂，最后双股链完全分开并成为无规则线团的过程。简而言之，就是DNA从双链变成单链的过程。增色效应：它是指在DNA的变性过程中，它在260 nm的吸收值先是缓慢上升，到达某一温度后即骤然上升的效应。 复性：它是指热变性的DNA如缓慢冷却，已分开的互补链又可能重新缔合成双螺旋的过程。复性的速度与DNA的浓度有关，因为两互补序列间的配对决定于它们碰撞频率。DNA复性的应用-分子杂交：由DNA复性研究发展成的一种实验技术是分子杂交技术。杂交可发生在DNA和DNA或DNA与RNA间。 5、Tm的含义与影响因素 Tm的含义：是指吸收值增加的中点。 影响因素： 1）DNA序列中G + C的含量或比例含量越高，Tm值也越大（决定性因素）；2）溶液的离子强度 3）核酸分子的长度有关：核酸分子越长，Tm值越大
常用分子生物学软件简 介 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
常用分子生物学软件 一、基因芯片： 1、基因芯片综合分析软件。 ArrayVision 一种功能强大的商业版基因芯片分析软件，不仅可以进行图像分析，还可以进行数据处理，方便protocol的管理功能强大，商业版正式版：6900美元。Arraypro Media Cybernetics公司的产品，该公司的gelpro, imagepro一直以精确成为同类产品中的佼佼者，相信arraypro也不会差。 phoretix? Array Nonlinear Dynamics公司的基因片综合分析软件。 J-express 挪威Bergen大学编写，是一个用JAVA语言写的应用程序，界面清晰漂亮，用来分析微矩阵（microarray）实验获得的基因表达数据，需要下载安装JAVA运行环境后后，才能运行。 2、基因芯片阅读图像分析软件 ScanAlyze ，斯坦福的基因芯片基因芯片阅读软件，进行微矩阵荧光图像分析，包括半自动定义格栅与像素点分析。输出为分隔的文本格式，可很容易地转化为任何数据库。 3、基因芯片数据分析软件 Cluster
斯坦福的对大量微矩阵数据组进行各种簇（Cluster)分析与其它各种处理的软件。 SAM Significance Analysis of Microarrays 的缩写，微矩阵显着性分析软件，EXCEL软件的插件，由Stanford大学编制。 4．基因芯片聚类图形显示 TreeView 斯坦福开发的用来显示Cluster软件分析的图形化结果。现已和Cluster成为了基因芯片处理的标准软件。 FreeView 是基于JAVA语言的系统树生成软件，接收Cluster生成的数据，比Treeview增强了某些功能。 5．基因芯片引物设计 Array Designer DNA微矩阵（microarray）软件，批量设计DNA和寡核苷酸引物工具 二、RNA二级结构。 RNA Structure RNA Sturcture 根据最小自由能原理，将Zuker的根据RNA一级序列预测RNA二级结构的算法在软件上实现。预测所用的热力学数据是最近由Turner实验室获得。提供了一些模块以扩展Zuker算法的能力，使之为一个界面友好的RNA折叠程序。允许你同时打开多个数据处理窗口。主窗口的工具条提供一些基本功能：打开文件、导入文件、关闭文件、设置程序参数、重排窗口、以及即时帮助和退
1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP 结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TA TA、-35区的TGACA及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。 13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。 16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。 18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’ 3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG 的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 1．翻译(translation)：以mRNA为模板，氨酰-tRNA为原料直接供体，在多种蛋白质因子和酶的参与下，在核糖体上将mRNA分子上的核苷酸顺序表达为有特定氨基酸顺序的蛋白质
第五章第1节基因突变和基因重组 (45分钟100分) 一、选择题(包括10小题,每小题5分,共50分) 1.下列关于基因突变的叙述中,正确的是( ) A.基因突变一定能引起性状改变 B.亲代的突变基因一定能传递给子代 C.等位基因的产生是基因突变的结果 D.DNA分子结构的改变都属于基因突变 2.谷胱甘肽(GSH)是普遍存在于生物体内的一种重要化合物。下表为GSH的密码子和氨基酸序列及控制合成GSH的DNA突变后所对应的密码子和氨基酸序列,则下列有关突变原因的叙述正确的是( ) A.增添 B.缺失 C.改变 D.易位 3.(2013·泰安模拟)某个婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活,发生这种现象的根本原因是( ) A.缺乏吸收某种氨基酸的能力 B.不能摄取足够的乳糖酶 C.乳糖酶基因有一个碱基改换了 D.乳糖酶基因有一个碱基缺失了 4.如图为某二倍体生物精原细胞分裂过程中,细胞内的同源染色体对数的变化曲线。基因重组最可能发生在( )
A.AB段 B.CD段 C.FG段 D.HI段 5.据报道,加拿大科学家研究发现选择特定的外源DNA(脱氧核糖核酸)片段并将其嵌入到细菌基因组的特定区域,这些片段便可作为一种免疫因子,抵抗DNA裂解酶入侵,此项技术有望解决某些细菌对抗生素产生抗药性的难题。这种技术所依据的原理是( ) A.基因突变 B.基因重组 C.染色体变异 D.DNA分子杂交 6.(能力挑战题)(2013·长沙模拟)如图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像,其中能够体现基因重组的是( ) A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 7.农业技术人员在大田中发现一株矮壮穗大的水稻,将这株水稻所收获的种子再种植下去,发育成的植株之间总会有差异,这种差异主要来自( ) A.基因突变 B.染色体变异 C.基因重组 D.细胞质遗传 8.(2013·温州模拟)已知家鸡的无尾(A)对有尾(a)是显性。现用有尾鸡(甲群体)
2012年1月分子生物学自考试卷大题 26.半不连续复制 27.上游启动子元件 28.遗传密码 29.报告基因 30.锌指结构 31.简述DNA双螺旋结构模型 32.简述启动子的作用特点 33.简述原核生物蛋白质生物合成的起始过程 34.简述半乳糖操纵子的结构特点 35.简述在原核生物翻译水平上影响基因表达调控的因素 36.试述利用λ噬菌体构建基因组DNA文库的方法 37.试述真核生物基因表达调控的主要特点 2011年7月分子生物学自考试卷大题 26.SOS反应 27.RNA再编码 28.cDNA文库 29.RNA干扰 30.物理图谱 31.比较原核生物与真核生物在复制过程中的差异。 32.简述增强子的作用特点。
33.简述CAP对gal操纵子的作用。 34.真核生物在转录前对基因表达调控的方式有哪些？ 35.反式作用因子有哪些结构特征。 https://www.doczj.com/doc/0c1469769.html,c操纵子的调控机理。 37.试述蛋白质合成的基本过程，并比较原核与真核生物在蛋白质合成过程中的差异。 2010年10月： 26.C值反常 27.同工Trna 28.释放因子 29.细菌转化 30.选择性剪接 31.简述DNA复制的特点 32．核糖体上与翻译有关的位点有哪些？ 33.简述操纵子的一般结构 34.简述真核生物DNA甲基化抑制基因表达的原因 35.简述细胞内癌基因的激活方式。 36.色氨酸操纵子在高色氨酸浓度和低色氨酸浓度时表达水平相差约600倍，但阻遏作用仅只能使转录水平降低70倍，请利用色氨酸操纵子的调控机制解释上述现象。 37.试比较原核生物与真核生物转录产物mRNA的异同。
2010年7月： 名词解释：同源域基因、基因定点突变、基因、遗传密码、冈崎片段简答：1.简述细胞中原癌基因转变为癌基因的主要途径。 2.简述sanger双脱氧链终止法测序基本原理。 3.简述原核生物蛋白质合成具体步骤。 4.简述大肠杆菌RNA聚合酶中a因子生物学功能。 简单应用：色氨酸操纵子调节作用。 论述：真核生物与原核生物在基因结构、转录和翻译主要差异。 2010年1月部分大题： 名词解释：中心法则、转座子、基因敲除、增强子、基因治疗 简单：1.简述原核生物RNA转录终止信号分类、结构特点。 2.简述tRNA mRNA tRNA各自生物学功能。 3.简述聚合酶链式反应（PCR）基本原理。 简单应用：乳糖操纵子的调节功能。 论述：真核生物基因表达可在多个层次上进行调控，根据发生先后顺序，叙述真核生物基因表达调控过程。 09年10月部分大题： 名词解释：半不连续复制、基因家族、基因扩增 简答：1.RNA编辑生物学意义。 2.转录与翻译不同点
分生—重组DNA技术试题 一、单选 1、在分子生物学领域，分子克隆主要是指（） A、DNA的大量复制 B、DNA的大量转录 C、DNA的大量剪切 D、RNA的大量反转录 E、RNA的大量剪切 2、在分子生物学领域，重组DNA又称（） A、酶工程 B、蛋白质工程 C、细胞工程 D、基因工程 E、DNA工程 3、在重组DNA技术中，不常用到的酶是（） A、限制性核酸内切酶 B、DNA聚合酶 C、DNA连接酶 D、反转录酶 E、DNA解链酶 4、多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为（） A、平头末端 B、3突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端 E、缺口末端 5、可识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类酶称为（） A、限制性外切核酸酶 B、限制性内切核酸酶 C、非限制性外切核酸酶 D、非限制性内切核酸酶 E、DNA内切酶 6、CDNA是指（） A、在体外经反转录合成的与RNA互补的DNA B、在体外经反转录合成的与DNA互补的DNA C、在体外经转录合成的与DNA2补的RNA D、在体内经反转录合成的与RNA互补的DNA E、在体内经转录合成的与DNA互补的RNA 7、基因组代表一个细胞或生物体的（） A、部分遗传信息 B、整套遗传信息 C、可转录基因 D、非转录基因 E、可表达基因 8、在基因工程中通常所使用的质粒存在于（） A、细菌染色体 B、酵母染色体 C、细菌染色体外 D、酵母染色体外 E、以上都不是 9、就分于结构而论，质粒是（）
A、环状双链DNA分子 B、环状单链DNA分于 C、环状单链RNA分子 D、线状双链DNA分子 E、线状单链DNA分子 10、聚合酶链反应可表示为（） A、PEC B、PER C、PDR D、BCR E、PCR 11、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是（） A、化学合成法 B、基因组文库法 C、CDNA文库法 D、聚合酶链反应 E、差异显示法 12、重组DNA的基本构建过程是将（） A、任意两段DNA搂在一起 B、外源DNA接入人体DNA C、目的基因接人适当载体 D、目的基因接入哺乳类DNA E、外源基因接人宿主基因 13、ECoRI切割DNA双链产生（） A、平端 B、5’突出粘端 C、3’突出粘端 D、钝性末端 E、配伍末端 14、催化聚合酶链反应的酶是（） A、DNA连接酶 B、反转录酶 C、末端转移酶 D、碱性磷酸酶 E、TaqDNA聚合酶 15、将PstI内切酶切割后的目的基因与用相同内切酶切割后的载体DNA连接属（） A、同聚物加尾连凑 B、人工接头连接 C、平端连接 D、粘性末端连接 E、非粘性末端连接 16、限制性核酸内切酶切割DNA后产生（） A、3磷酸基末端和5羟基末端 B、5磷酸基末端和3羟基末端 C、3磷酸基末端和5磷酸基末端 D、5羟基末端和3羟基末端 E、3羟基末端、5羟基末端和磷酸 17、重组DNA技术中实现目的基因与载体DNA拼接的酶是（） A、DNA聚合酶 B、RNA聚合酶 C、DNA连接酶 D、RNA连接酶 E、限制性核酸内切酶 18、以质粒为载体。将外源基因导入受体菌的过程称（） A、转化 B、转染 C、感染 D、转导 E、转位 19、最常用的筛选转化细菌是否含质粒的方法是（）
分子生物学考试重点 一、名词解释 1、分子生物学（molecular biology）：分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学。 2、C值（C value）：一种生物单倍体基因组DNA的总量。在真核生物中，C值一般是随生物进化而增加的，高等生物的C值一般大于低等生物。 3、DNA多态性（DNA polymorphism）：DNA多态性是指DNA序列中发生变异而导致的个体间核苷酸序列的差异。 4、端粒（telomere）：端粒是真核生物线性基因组DNA末端的一种特殊结构，它是一段DNA序列和蛋白质形成的复合体。 5、半保留复制（semi-conservative replication）：DNA在复制过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋并被分开，每条链分别作为模板合成新链，产生互补的两条链。这样形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。一次，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，所以这种复制方式被称为DNA 的半保留复制。 6、复制子（replicon）：复制子是指生物体的复制单位。一个复制子只含一个复制起点。 7、半不连续复制（semi-discontinuous replication）：DNA复制过程中，一条链的合成是连续的，另一条链的合成是中断的、不连续的，因此
称为半不连续复制。 8、前导链（leading strand）：与复制叉移动的方向一致，通过连续的5ˊ-3ˊ聚合合成的新的DNA链。 9、后随链（lagging strand）：与复制叉移动的方向相反，通过不连续的5ˊ-3ˊ聚合合成的新的DNA链。 10、AP位点（AP site）：所有细胞中都带有不同类型、能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，它能特异性切除受损核苷酸上N-β糖苷键，在DNA链上形成去嘌呤或去嘧啶位点，统称为AP位点。 11、cDNA（complementary DNA）：在体外以mRNA为模板，利用反转录酶和DNA聚合酶合成的一段双链DNA。 12、C值反常现象（C value paradox）：也称C值谬误。指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系。 13、DNA甲基化（DNA methylation）：CpG二核苷酸（CpG岛）通常成串出现在DNA上，在甲基转移酶的作用下，胞嘧啶（C）的第5位碳原子能被修饰加上甲基。这种现象称为DNA甲基化。 14、DNA聚合酶（DNA polymerase）：一种催化由脱氧核糖核苷三磷酸合成DNA的酶。 15、DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase）：能在闭环DNA分子中改变两条链的环绕次数的酶。 16、DNA重组技术（recombinant DNA technology）：又称基因工程（genetic engineering），将不同的DNA片段按照预先的设计定向连接
分生—重组DNA 技术试题 一、单选 1、在分子生物学领域，分子克隆主要是指（） A DNA勺大量复制B、DNA勺大量转录C、DNA勺大量剪切 D RNA勺大量反转录E、RNA勺大量剪切 2、在分子生物学领域，重组DNA又称（） A、酶工程 B、蛋白质工程 C、细胞工程 D、基因工程 E、DNAT程 3、在重组DNA技术中，不常用到的酶是（） A、限制性核酸内切酶 B、DNA聚合酶 C、DNA连接酶 D、反转录酶 E、DNA军链酶 4、多数限制性核酸内切酶切割后的DNA末端为（） A、平头末端 B、3突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端 E、缺口末端 5、可识别DNA勺特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA勺一类酶称为 （） A、限制性外切核酸酶 B、限制性内切核酸酶 C、非限制性外切核酸酶 D非限制性内切核酸酶E、DNA内切酶 6、CDNA1 指（） A、在体外经反转录合成的与RNA互补的DNA B在体外经反转录合成的与DNA互补的DNA C在体外经转录合成的与DNA2补的RNA D在体内经反转录合成的与RNA互补的DNA E、在体内经转录合成的与DNA互补的RNA 7、基因组代表一个细胞或生物体的（） A、部分遗传信息 B、整套遗传信息 C、可转录基因 D非转录基因E、可表达基因 8、在基因工程中通常所使用的质粒存在于（） A、细菌染色体 B、酵母染色体C细菌染色体外 D酵母染色体外E、以上都不是 9、就分于结构而论，质粒是（）
A、环状双链DNA分子 B、环状单链DNA分于 C、环状单链RNA分子 D线状双链DNA分子E、线状单链DNA分子 10、聚合酶链反应可表示为（） A、PEC B、PER C、PDR D、BCR E、PCR 11、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是（） A、化学合成法 B、基因组文库法 C、CDNAfc库法 D聚合酶链反应E、差异显示法 12、重组DNA勺基本构建过程是将（） A、任意两段DNA娄在一起 B、外源DNA接入人体DNA C、目的基因接人适当载体 D、目的基因接入哺乳类DNA E 、外源基因接人宿主基因 13、ECoRI切割DNA双链产生（） A、平端 B、5'突出粘端 C、3'突出粘端 D、钝性末端 E、配伍末端 14、催化聚合酶链反应的酶是（） A DNA连接酶B、反转录酶C末端转移酶D、碱性磷酸酶E TaqDNA聚合酶 15、将Pstl内切酶切割后的目的基因与用相同内切酶切割后的载体DNA连接属 （） A、同聚物加尾连凑 B、人工接头连接C平端连接D、粘性末端连接 E、非粘性末端连接 16、限制性核酸内切酶切割DNA后产生（） A、3 磷酸基末端和5 羟基末端B 、5 磷酸基末端和3 羟基末端 C、3 磷酸基末端和5 磷酸基末端D 、5 羟基末端和3 羟基末端 E、3 羟基末端、5 羟基末端和磷酸 17、重组DNA技术中实现目的基因与载体DNA拼接的酶是（） A DNA R合酶B、RNA聚合酶C、DNA连接酶D、RNA连接酶 E、限制性核酸内切酶 18、以质粒为载体。将外源基因导入受体菌的过程称（） A、转化 B、转染 C、感染 D、转导 E、转位
分生考点 Copyright by 孙倩1.顺式作用元件（cis-acting elements）: 存在于基因内外，与基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特定的DNA序列称为顺式作用元件。 2.启动子(promoter)：真核基因的启动子指的是RNA聚合酶识别、结合的基因转录调控区中启动基因转录的一段特异DNA序列，包含一组转录调控功能组件，其中每一个功能组件的DNA序列约7~20 bp。 3.典型的启动子核心序列（core sequences）是在转录起始位点上游25~35 bp处，有一保守的TATA序列，被称为TATA盒（TATA box），真核细胞的TATA盒多为TATAAAA序列。TA TA盒与原核细胞的启动子一样，对RNA聚合酶II的转录起始位点起定位作用。 4. 有一些编码蛋白质基因不含TA TA盒或起始子，多在起始位点上游约100bp内含有20~50个核苷酸的CG序列，被称做CpG岛（CpG island）。此种基因可有多个转录起始点，可产生含不同5’末端的mRNA。这些基因大多为低转录基因，编码中间代谢酶的管家基因。 5.启动子上游元件（promoter-proximal elements, 或upstream promoter elements）是一些位于TATA盒上游的DNA序列，与调节蛋白结合，调节通用转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与启动子的结合，以及转录起始复合物的形成，从而决定基因的转录效率与专一性。常见的序列是CAA T盒和GC盒。 6.一些真核细胞基因含有另一种启动子元件，称为起始子(initiator,Inr)，决定启动子的强度。 7.增强子（enhancer）：是能够结合特异基因调节蛋白，促进邻近或远隔特定基因表达的DNA 序列。在酵母中，被称为上游活化序列（upstream activator sequences, UASs）。增强子的作用通常与其所处的位置和方向无关。 8.沉默子(silencer)是指某些真核基因转录调控区中抑制或阻遏基因转录的一段（数百bp）DNA序列。沉默序列促进局部DNA的染色质形成致密结构，从而阻止转录激活因子结合DNA，是基因转录的负性调节因素。 9.能够帮助RNA聚合酶转录RNA的蛋白质统称转录因子（transcription factors，TF）。以反式作用方式调节基因转录的转录因子称为反式作用因子（trans-acting factor），以顺式作用方式调节基因转录的转录因子称为顺式作用蛋白（cis-acting protein）。 10.基本转录因子(general transcription factors)是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种RNA(mRNA、tRNA及rRNA)转录的类别。 11.特异转录因子(special transcription factors)为个别基因转录所必需，决定该基因的时空特异性表达。 12.常染色质（euchromatin）结构松弛，分散分布在核内的染色质，对DNase I敏感，DNA 可降解为约200 bp 或其倍数的片断；基因表达处于活性状态，故亦称为活性染色质。使用DNase I处理活性染色质时，常会出现一些高敏感位点(hypersensitive sites)，通常位于转录基因的5’和3’侧翼转录调控区的蛋白结合位点附近的裸露DNA上。 13.异染色质（heterochromatin）结构高度致密，处于凝聚状态的染色质，对DNase I不敏感。基因表达处于阻遏状态。 14.染色质重塑（chromatin remodeling）通过改变基因的启动子和调节序列区域的染色质结构来调节基因的表达，称为染色质重塑,也称为核小体重塑(nucleosome remodeling)。主要包括：CpG岛甲基化和组蛋白共价修饰。 15.核小体重塑（nucleosome remodeling）：ATP依赖性核小体重塑复合体参与的核小体的移位、替换和去组装改变等。核小体重塑过程: 基因活化蛋白结合；ATP依赖性酶蛋白复合体结合转录活性区；A TP依赖性酶水解A TP，提供能量；移去或替换核小体。 16.组蛋白修饰包括组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化和多聚ADP-核糖基化。这些
分生—重组DNＡ技术试题 一、单选 1、在分子生物学领域,分子克隆主要就是指（ ) A、DNA得大量复制 B、ＤNA得大量转录 C、DＮＡ得大量剪切 D、RNA得大量反转录 E、RＮＡ得大量剪切 2、在分子生物学领域,重组DNA又称( ) A、酶工程 B、蛋白质工程 C、细胞工程Ｄ、基因工程 E、DNA工程 ３、在重组DＮA技术中,不常用到得酶就是( ） A、限制性核酸内切酶Ｂ、ＤNＡ聚合酶C、ＤNＡ连接酶 D、反转录酶 E、ＤNA解链酶 4、多数限制性核酸内切酶切割后得DＮＡ末端为（） Ａ、平头末端Ｂ、３突出末端 C、5突出末端 D、粘性末端 E、缺口末端５、可识别DNA得特异序列,并在识别位点或其周围切割双链ＤＮA得一类酶称为( ） A、限制性外切核酸酶Ｂ、限制性内切核酸酶Ｃ、非限制性外切核酸酶 D、非限制性内切核酸酶 E、DNＡ内切酶 6、ＣDNA就是指（ ) A、在体外经反转录合成得与ＲNA互补得DNA B、在体外经反转录合成得与DNＡ互补得ＤNA C、在体外经转录合成得与ＤNＡ2补得RNA D、在体内经反转录合成得与RNA互补得DNA E、在体内经转录合成得与DＮA互补得RNA 7、基因组代表一个细胞或生物体得( ） A、部分遗传信息 B、整套遗传信息 C、可转录基因 D、非转录基因 E、可表达基因 ８、在基因工程中通常所使用得质粒存在于( ) A、细菌染色体 B、酵母染色体 C、细菌染色体外 Ｄ、酵母染色体外E、以上都不就是 9、就分于结构而论,质粒就是（）
A、环状双链ＤNA分子 B、环状单链ＤNA分于 C、环状单链RNＡ分子 D、线状双链DNA分子 E、线状单链DNA分子 1０、聚合酶链反应可表示为( ) Ａ、PEＣ B、PER C、PDR Ｄ、BCR E、PＣR 11、在已知序列信息得情况下,获取目得基因得最方便方法就是( ) A、化学合成法 B、基因组文库法 C、CDNＡ文库法 D、聚合酶链反应Ｅ、差异显示法 １2、重组DNA得基本构建过程就是将( ) A、任意两段ＤNＡ搂在一起 B、外源DNＡ接入人体ＤNA C、目得基因接人适当载体Ｄ、目得基因接入哺乳类ＤNA E、外源基因接人宿主基因 1３、ECoRI切割ＤＮA双链产生( ） A、平端Ｂ、5’突出粘端 C、３’突出粘端 D、钝性末端Ｅ、配伍末端 14、催化聚合酶链反应得酶就是( ) A、ＤＮA连接酶 B、反转录酶 C、末端转移酶 D、碱性磷酸酶 E、TaqＤNＡ聚合酶 15、将ＰstI内切酶切割后得目得基因与用相同内切酶切割后得载体ＤNＡ连接属( ) A、同聚物加尾连凑 B、人工接头连接 C、平端连接 D、粘性末端连接 Ｅ、非粘性末端连接 16、限制性核酸内切酶切割DNA后产生( ) A、3磷酸基末端与5羟基末端 B、5磷酸基末端与３羟基末端 C、３磷酸基末端与５磷酸基末端 D、5羟基末端与3羟基末端 E、3羟基末端、５羟基末端与磷酸 17、重组ＤNＡ技术中实现目得基因与载体DNＡ拼接得酶就是( ) Ａ、ＤNA聚合酶 B、RNA聚合酶Ｃ、DNＡ连接酶Ｄ、RＮＡ连接酶 E、限制性核酸内切酶 １8、以质粒为载体。将外源基因导入受体菌得过程称( ） Ａ、转化Ｂ、转染C、感染 D、转导 E、转位
《基因突变和基因重组》习题精选 1．培育青霉素高产菌株的方法是（） （A）杂交育种（B）单倍体育种 （C）诱变育种（D）多倍体育种 2．自然界中生物变异的主要来源是（） （A）基因突变（B）基因重组 （C）环境影响（D）染色体变异 3．产生镰刀型细胞贫血症的根本原因是（） （A）红细胞易变形破裂 （B）血红蛋白中的一个氨基酸不正常 （C）信使RNA中的一个密码发生了变化 （D）基因中的一个碱基发生了变化 4．人工诱变区别于自然突变的突出特点是（） （A）产生的有利变异多（B）使变异的频率提高 （C）可人工控制变异方向（D）产生的不利变异多 5．下面列举了几种可能诱发基因突变的原因，其中哪项是不正确的（） （A）射线的辐射作用（B）杂交 （C）激光照射（D）秋水仙素处理 6．人类的基因突变常发生在（） （A）减数分裂的间期（B）减数第一次分裂 （C）减数第二次分裂（D）有丝分裂末期 7．人工诱变是创造生物新类型的重要方法，这是因为人工诱变（） （A）易得大量有利突变体 （B）可按计划定向改良 （C）变异频率高，有利变异较易稳定 （D）以上都对 8．一种植物只开红花，但在红花中偶尔出现一朵白花，将白花所给种子种下，后代仍为白花。出现这种现象的原因可能是（） （A）基因突变（B）基因重组 （C）染色体变异（D）基因互换 9．下列属于基因突变的是（） （A）外祖母正常，母亲正常，儿子色盲 （B）杂种高茎豌豆自交，后代中出现矮茎豌豆 （C）纯种红眼果蝇后代中出现白眼果蝇 （D）肥水充足时农作物出现穗大粒多 10．一对夫妇所生子女中，性状差别甚多，这种变异主要来自于（） （A）基因重组（B）基因突变 （C）染色体变异（D）环境的影响 11．如果基因中四种脱氧核苷酸的排列顺序发生了变化，则这种变化叫（） （A）遗传性变化（B）遗传信息变化 （C）遗传密码变化（D）遗传规律变化
高一生物《基因突变和基因重组》知识点归纳 名词： 1、基因突变：是指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。 2、基因重组：是指控制不同性状的基因的重新组合。 3、自然突变：有些突变是自然发生的，这叫～。 4、诱发突变(人工诱变)：有些突变是在人为条件下产生的，这叫～。是指利用物理的、化学的因素来处理生物，使它发生基因突变。 5、不遗传的变异：环境因素引起的变异,遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。 6、可遗传的变异：遗传物质所引起的变异。包括：基因突变、基因重组、染色体变异。 语句： 1、基因突变 ①类型：包括自然突变和诱发突变 ②特点：普遍性;随机性(基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。);突变率低;多数有害;不定向性(一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。)。 ③意义：它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。 ④原因：在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA复制过程出现小小的差错，造成了基因中脱氧核苷酸排列顺序的改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。这种基因中包含的特定遗传信息的改变，就引起了生物性状的改变。
⑤实例：a、人类镰刀型贫血病的形成：控制血红蛋白的DNA上一个碱基对改变，使得该基因脱氧核苷酸的排列顺序—发生了改变，也就是基因结构改变了，最终控制血红蛋白的性状也会发生改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。b、正常山羊有时生下短腿“安康羊”、白化病、太空椒(利用宇宙空间强烈辐射而发生基因突变培育的新品种。)。 ⑥引起基因突变的因素：a、物理因素：主要是各种射线。b、化学因素：主要是各种能与DNA发生化学反应的化学物质。c、生物因素：主要是某些寄生在细胞内的病毒。 ⑦人工诱变在育种上的应用：a、诱变因素：物理因素---各种射线(辐射诱变)，激光(激光诱变);化学因素—秋水仙素等b、优点：提高突变率，变异性状稳定快，加速育种进程，大幅度地改良某些性状。c、缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量的材料。d、如青霉素的生产。 2、基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。 3、基因重组： ①类型：基因自由组合(非同源染色体上的非等位基因)、基因交换(同源染色体上的非等位基因)。 ②意义：非常丰富(父本和母本遗传物质基础不同，自身杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生的差异可能性也就越大。);基因重组的变异必须通过有性生殖过程(减数分裂)实现。丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。 4、基因突变和基因重组的不同点：基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生出新的遗传物质。因此，基因突变是生物产生变异的根本原因，为进
病毒、原核生物及真核生物基因组 第一节基因组和基因的一般概念 基因组：细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和称为基因组（genmome）。 人类基因组包含细胞核中的24个线性DNA分子以及胞浆线粒体上的遗传物质(一个长16569bp的环状DNA分子，又称线粒体基因组)。 基因组的结构：主要指不同的DNA功能区域在DNA分子中的分布和排列情况。 基因： 经典概念：按照经典的遗传学概念，基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位。 一般概念：基因是携带一定遗传信息的特定DNA片段，它可以通过转录和翻译等过程表达具有一定生物功能的多肽链或转录出在蛋白质生物合成过程中起重要作用的tRNA和rRNA 及其它RNA。 最新概念：基因是合成多肽或RNA顺序所必需的完全核酸顺序。一个基因不仅包含编码蛋白质或RNA的核酸顺序，而且包括获得一个特殊的初级转录物所需的全部顺序。 操纵子：operon, 在细菌中，一些功能相关的酶的基因常一个紧接一个的串联排列，受同一操纵区控制，这种由多个结构基因及其共同的转录操纵区组成的单一转录单位称作操纵子。顺反子：cistron, 及结构基因，为编码一个多肽的遗传单位。 多顺反子：polycistronic, 多顺反子见于原核生物（但原核生物也有单顺反子作用单位），意指一个mRNA分子编码多个多肽链，这些多肽链对应的DNA片段则位于同一转录单位内，享用同一对起点和终点。 单顺反子：monocistronic, 多见于真核生物，一个转录完毕的mRNA内含有外显子和内含子对应的转录产物，经剪接后，该mRNA只编码一条多肽链。 简单转录单位：产生单一多肽的单一类型的mRNA的真核基因称简单转录单位。 复杂转录单位：被复杂转录单位编码的初级RNA转录物能够通过使用不同的切接位点或poly(A)位点以多于一种方式加工，导致包含不同外显子的mRNA。 填空 1．真核生物的核基因组包含至少2个线性DNA分子，此外还有线粒体基因组和叶绿体基因组。 2．真核基因中，转录控制区甚至在编码区上游50kb 3．基因组大小：痘病毒300kb，大肠杆菌4.64×103 kb，酿酒酵母12.1×103 kb，人3000×103 kb，家鼠3300×103 kb，SV-40 5.2kb，噬菌体46kb 4．色氨酸操纵子包含5个与合成Ser有关基因，转录产生单一9kb的mRNA 5．外显子跳跃产生相同的5，和3，外显子，不同的内部外显子 6．包含2个或更多polyA位点的转录单位产生不同mRNA，每个都有相同5，外显子不同的3，外显子 7．同一基因的不同启动子在不同类型细胞中活化，产生mRNAs具有相同3，外显子，不同5，外显子 第二节病毒基因组结构的一般特点及部分重要的病毒基因组 病毒基因组的一般特点？ 1.不同病毒基因组大小相差较大 2.病毒基因组可由DNA组成，也可以由RNA组成 3.DNA病毒的基因组均由连续的DNA分子组成，多数RNA病毒基因组也由连续的核糖核酸 链组成，有些以不连续的核糖核酸链组成。 4.常见基因重叠现象 5.重叠基因虽然RNA顺序大部分相同，但是转录成的mRNA的读框不同，因此产生的蛋白
生命科学系本科2010-2011学年第1学期试题分子生物学（A）答案及评分标准 一、选择题，选择一个最佳答案（每小题1分，共15分） 1、1953年Watson和Crick提出（A ） A、多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋 B、DNA的复制是半保留的，常常形成亲本——子代双螺旋杂合链 C、三个连续的核苷酸代表一个遗传密码 D、遗传物质通常是DNA而非RNA 2、基因组是（D ） A、一个生物体内所有基因的分子总量 B、一个二倍体细胞中的染色体数 C、遗传单位 D、生物体的一个特定细胞内所有基因的分子总量 3、下面关于DNA复制的说法正确的是（D ） A、按全保留机制进行 B、按3＇→5＇方向进行 C、需要4种NTP加入 D、需要DNA聚合酶的作用 4、当过量的RNA与限量的DNA杂交时（A ） A、所有的DNA均杂交 B、所有的RNA均杂交 C、50%的DNA杂交 D、50%的RNA杂交 5、以下有关大肠杆菌转录的叙述，哪一个是正确的？（B ） A、-35区和-10区序列间的间隔序列是保守的 B、-35区和-10区序列距离对转录效率非常重要 C、转录起始位点后的序列对于转录效率不重要 D、-10区序列通常正好位于转录起始位点上游10bp处 6、真核生物mRNA转录后加工不包括（A ） A、加CCA—OH B、5＇端“帽子”结构 C、3＇端poly（A）尾巴 D、内含子的剪接 7、翻译后的加工过程不包括（C ） A、N端fMet或Met的切除 B、二硫键的形成 C、3＇末端加poly（A）尾 D、特定氨基酸的修饰
8、有关肽链合成的终止，错误的是（C ） A、释放因子RF具有GTP酶活性 B、真核细胞中只有一个终止因子 C、只要有RF因子存在，蛋白质的合成就会自动终止 D、细菌细胞内存在3种不同的终止因子：RF1、RF2、RF3 9、酵母双杂交体系被用来研究（C ） A、哺乳动物功能基因的表型分析 B、酵母细胞的功能基因 C、蛋白质的相互作用 D、基因的表达调控 10、用于分子生物学和基因工程研究的载体必须具备两个条件（B ） A、含有复制原点，抗性选择基因 B、含有复制原点，合适的酶切位点 C、抗性基因，合适的酶切位点 11、原核生物基因表达调控的意义是（D ） A、调节生长与分化 B、调节发育与分化 C、调节生长、发育与分化 D、调节代谢，适应环境 E、维持细胞特性和调节生长 12、乳糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是（E ） A、与DNA结合影响模板活性 B、与启动子结合 C、与操纵基因结合 D、与RNA聚合酶结合影响其活性 E、与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNA 13、Lac阻遏蛋白由（D ）编码 A、Z基因 B、Y基因 C、A基因 D、I基因 14、紫外线照射引起DNA损伤时，细菌DNA修复酶基因表达反应性增强，这种现象称为（A ） A、诱导 B、阻遏 C、正反馈 D、负反馈 15、ppGpp在何种情况下被合成？（A ） A、细菌缺乏氮源时 B、细菌缺乏碳源时 C、细菌在环境温度太高时 D、细菌在环境温度太低时 E、细菌在环境中氨基酸含量过高时