基因

分离目的基因 生物芯片是高密度固定在固相支持介质上的生物信息分子的微列阵。列阵中每个分子的序列及位置都是已知的，并按预先设定好的顺序点阵。基因芯片是生物芯片的一种，其上固定的是核算类物质，主要用于DNA、RNA分析。分为DNA芯片和微点阵两种。 分离目的基因是是指从基因组中发现或找出某个目的（标）基因。目前是通过①比较不同物种之间，或同一物种不同个体之间；或同一个体在不同生长发育是期或不同环境条件下基因差异表达（基因表达平行分析）来实现的。采用基因芯片技术进行基因差异表达研究可以通过杂交直接检测到细胞中mRNA的种类及丰度，与传统的差异显示相比具有样品用量小，自动化程度高，被检测目标DNA密度大及并行种类多等优点。②利用同源探针从cDNA或EST微列阵中筛选分离目的基因。目前有DNA 芯片、cDNA芯片两种。其基本步骤包括：基因芯片的制备、靶样品制备、杂交与检测、目的基因得分离并获得全长。2 基因文库技术分离目的基因 基因文库指某一生物类型全部基因的集合。这种集合是以重组体的形式出现。某生物DNA片段群体与载体分子重组，重组后转化宿主细胞，转化细胞在选择培养基上生长出的单个菌落（或噬菌斑，或成活细胞）即为一个DNA片段的克隆。全部DNA片段克隆的集合体即为该生物的基因文库。其类型很多，如可分为基因组文库与cDNA文库、克隆文库与表达文库，按载体分有智力文库、噬菌体文库、黏粒载体文库、人工染色体文库等。基因文库构建后，从文库中筛选基因的方法主要有以下几种：核算杂交法、免疫学检测法、DNA同胞选择法、PCR筛选法等。基因文库的构建是目前基因工程的核心工作，也是分离目的进的常用方法之一。3 功能蛋白组分离目的基因 蛋白组是指细胞内全部蛋白的存在及活动方式，即基因组表达产生的总蛋白质的统称。功能蛋白质组指那些可能涉及到特定功能机理的蛋白质群体。主要研究方法为蛋白质双向电泳。通过高效液相色谱、质普对蛋白质序列进行分析，在借用分子生物学的手段则可以进行目的基因的分离。如：应用PCR进行分离目的基因：通过对蛋白质的序列分析，可以通过密码子的简并性设计简并引物，可利用RT-PCR 得到目的基因的全长；应用核算杂交筛选法分离目的基因：即利用简并寡核苷酸探针筛选cDNA或基因组文库；免疫雪筛选法分离目的基因：是通过蛋白的特异抗体与目的蛋白的专一结合，从表达文库中分离目的基因的蛋白基因。4 PCR技术在基因克隆中的应用 PCR技术已经渗透到生物学的各个领域，在分子克隆和获得cDNA全长方面起着重要的作用。利用 PCR技术对特定条件下基因的表达进行检测即通过mRNA差别显示（DDRT-PCR）可鉴定和分离出所需的目的基因；通过RT-PCR克隆到目的基因的 cDNA区域进行cDNA文库的构建，通过锚定PCR或反向PCR可快速克隆到cDNA末端未知序列、功能基因调控区等。现在可用于基因分离和克隆的 PCR方法主要有：RT-PCR，DDRT-PCR，用于cDNA末端快速克隆的RACE（第3小节），用于DNA序列克隆的Panhankle- PCR、Cassette-PCR以及减法cDNA文库的PCR法构建等。Panhankle-PCR、Cassette-PCR为基因组已知DNA相临未知序列的克隆奠定了良好的基础。5 mRNA差别显示技术分离差别表达基因 mRNA差异显示技术是对组织特异性表达基因进行分离的一种快速行之有效的方法之一。它是将mRNA反转录与PCR技术结合发展起来的一种RNA指纹图谱技术。它利用5"锚定引物oligo（dT）12MN和3"端随机引物对总mRNA进行PCR扩增，以期得到差异表达的条带。并对其差异显示的条带进行回收、克隆。6 插入突变分离克隆目的基因 获得突变体进行未知基因的克隆是常用的方法之一。这里举T-DNA标签法和转座子诱变分离克隆目的基因的例子。T-DNA标签法是将T-DNA在任何感兴趣的基因处产生插入性突变，获得分析该基因功能的对照突变体。它将T-DNA左右边界之间携带的外源报告基因片段作为一个选择性的遗传标记，因为插入的序列是已知的，因而对获得的转基因重组突变体就可以通过各种克隆和PCR策略加以研究。倘若将35S强启动子在T-DNA整合到宿主基因组后，整合到内原基因的上游，则可以产生异常增加或表达的时空特异性改变而破坏基因的表达的效果。有获得性突变和功能丧失性突变等。转座子标签法是将一株携带有功能性转座系统的植物与遗传上有差异的同种植物杂交，因转座因子插入到某一特定的基因序列而破坏了该基因编码的蛋白，进而导致可见的表性的破坏或改变，这样就可以在产生后代中筛选出新型的突变体。

从基因文库中筛选某一克隆的常用办法是分子杂交。首先把属于一个文库的细菌或噬菌体以较低密度接种在培养皿上以取得相当分散的菌落或噬菌斑，然后用硝酸纤维滤膜吸印，使培养皿和滤膜的相对应的位置上具有相同的克隆。同时另行制备供分子杂交用的探针。为了筛选真核生物的某种基因，常从它的转录产物mRNA经反向转录（见中心法则）合成相应的互补 DNA(cDNA)，再加入用32P标记的核苷三磷酸，用DNA多聚酶I切口移位方法制成有同位素标记的探针。把探针 DNA和硝酸纤维滤膜上的菌落或噬菌体分别进行变性处理，然后进行分子杂交。再将 X光底片覆盖在经过处理的滤膜上以进行放射自显影。在培养皿上找出和 X光底片上的黑点相对应的菌落或噬菌斑，这些菌落或噬菌体中便包含着所需要的基因。经过扩增便能得到大量的细菌或噬菌体，从中可以分离出所需基因的DNA片段。不需要模板，但需要知道其序列，以构建探针去捕获目的基因。补充回答：为了更形象地解答你的问题，我又去搜索了些参考资料。看到了一个不错的比喻，我现在试着借用来解答你的疑惑。如果把基因文库看作一座图书馆，那么目的基因就是一本你感兴趣的书。上面回答的是借书的流程，而你现在的补充问题则属于借书前的工作。如果你只是说要借一本书，却不知道书名、作者、出版社、里面的人物和情节等所有内容，那么纵使有通天的本领，也不可能把这本书从图书馆里帮你调取出来。回到基因文库和目的基因上来。既然是目的基因，那么，对这个基因其实是有一定程度了解的，只是我们手里没有实物。我们要做的不仅是把它调取出来，而是在调取后拿它去做后续工作，这才是重要的。就像借了书要读一样。核苷酸序列信息就相当于书名。如果不知道，你需要能通过其他途径去查询获取。就像通过小说主人公的名字去查得书名最后借到书一样。不知解释清楚没有？欢迎勘误。

蛋白组是指细胞内全部蛋白的存在及活动方式，即基因组表达产生的总蛋白质的统称。功能蛋白质组指那些可能涉及到特定功能机理的蛋白质群体，主要研究方法为蛋白质双向电泳。通过高效液相色谱、质谱对蛋白质序列进行分析，再借用分子生物学的手段则可以进行目的基因的分离。如应用PCR进行分离目的基因；通过对蛋白质的序列分析，可以通过密码子的简并性设计简并引物，可利用RT-PCR得到目的基因的全长；应用核酸杂交筛选法分离目的基因，即利用简并寡核苷酸探针筛选cDNA或基因组文库；免疫学筛选法分离目的基因是通过蛋白的特异抗体与目的蛋白的专一结合，从表达文库中分离目的基因的蛋白基因。

【答案】：基因文库是指包含某一生物基因组DNA片段的全部克隆。即将整个基因组DNA切成片段，并用合适的载体将全部DNA片段进行克隆。文库中每一个克隆只含基因组中某一特定的DNA片段。cDNA文库是指包含某一生物mRNA的全部cDNA克隆。cDNA文库中的每一个克隆只含一种mRNA信息。cDNA文库的优点：①文库中只含表达基因的cDNA，种类数比基因数少得多，较易筛选到目的基因克隆。②真核生物基因由于含有内含子，在原核生物细胞中不能直接表达。cDNA文库中筛选到cDNA克隆，只要附上原核生物的调节和控制序列，就能在原核细胞内表达。③由于cDNA不含真核生物基因的启动子和内含子，因而其DNA序列比基因短，可选用质粒或噬菌体载体作为克隆载体。微生物的单个基因只占基因组DNA的很小部分，要从中分离某一目的基因，就好比大海捞针，是一项十分艰巨的工作。建库后，利用标记的基因探针进行：DNA杂交，或者用抗体与表达蛋白进行免疫反应，或检测表达蛋白活性，从文库中较易筛选出含目的基因的克隆。

不可以。抑制表达了的话，则终止tetR表达，消除了对HIS3的抑制，导致其表达，使细菌在选择培养基上得以生长。

1 cDNA 文库的构建 1.1 cDNA 文库构建的基本原理与方法 cDNA 文库是指某生物某发育时期所转录的全部 mRNA 经反转录形成的 cDNA 片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。经典 cDNA 文库构建的基本原理是用 Oligo(dT) 作逆转录引物，或者用随机引物，给所合成的 cDNA 加上适当的连接接头，连接到适当的载体中获得文库。其基本步骤包括：RNA 的提取(例如异硫氰酸胍法，盐酸胍—有机溶剂法，热酚法等等，提取方法的选择主要根据不同的样品而定)，要构建一个高质量的 cDNA 文库，获得高质量的 mRNA 是至关重要的，所以处理 mRNA 样品时必须仔细小心。由于 RNA 酶存在所有的生物中，并且能抵抗诸如煮沸这样的物理环境，因此建立一个无 RNA 酶的环境对于制备优质 RNA 很重要。在获得高质量的 mRNA 后，用反转录酶 Oligo(dT) 引导下合成 cDNA 第1链， cDNA 第2链的合成(用 RNA 酶 H 和大肠杆菌 DNA 聚合酶 I，同时包括使用 T4 噬菌体多核苷酸酶和大肠杆菌 DNA 连接酶进行的修复反应)，合成接头的加入、将双链 DNA 克隆到载体中去、分析 cDNA 插入片断，扩增 cDNA 文库、对建立的 cDNA 文库进行鉴定。这里强调的是对载体的选择，常规用的是 λ 噬菌体，这是因为 λ DNA 两端具有由12个核苷酸的粘性末端，可用来构建柯斯质粒，这种质粒能容纳大片段的外源 DNA。 1.2 cDNA 全长文库 经典 cDNA 文库的构建虽然高效、简便，但文库克隆的片段一般较小，单个克隆上的 DNA 片段太短，所能提供的基因信息很少，大多需要几个克隆才能覆盖一个完整的全基因的 cDNA。为了克隆到真正的 cDNA 全长，建立富含全长的 cDNA 文库具有重要意义。为此，必须克服仅用 mRNA 的 PolyA 尾合成以及由普通逆转录酶作用特点所导致的局限性。全长 cDNA 文库，是指从生物体内一套完整的 mRNA 分子经反转录而得到的 DNA 分子群体，是 mRNA 分子群的一个完整的拷贝。全长 cDNA 文库不仅能提供完整的 mRNA 信息，而且可以通过基因序列比对得到 mRNA 剪接信息，此外，还可以对蛋白质序列进行预测及进行体外表达和通过反向遗传学研究基因的功能等。目前所报道的对全长文库的构建一般按照美国 CLONTECH 公司的 SMART cDNA Library Construction Kit 方法或 GeneRacer 试剂盒 (Invitrogen，USA) 使用说明进行。判断一个 cDNA 文库中的 cDNA 序列是否是全长基因的 cDNA，主要方法有以下几种。 1.2.1 直接从序列上评价 5"端：如果有同源全长基因的比较，可以通过与其它生物已知的对应基因5"末端进行比较来判断。如果无同源基因的新基因，则首先判断编码框架是否完整，即在开放阅读框的第1个 ATG 上游有无同框架的终止密码子；其次，判断是否有转录起始点，一般加在5"帽结构后有一段富含嘧啶的区域，或者是 cDNA 5"序列与基因组序列中经过酶切保护的部分相同，则可以确定得到的 cDNA 的5"端是完整的。3"端：同样可以用其它生物已知的对应基因3"末端进行比较来判断，或编码框架的下游有终止密码子，或有1个以上的 PolyA 加尾信号，或无明显加尾信号的则也有 PolyA 尾。 1.2.2 用实验方法证实 可以通过引物延伸法确定5"端和3"端的长度，如：5"端 RACE，3"端 RACE，或者通过 Northern Blot 证实大小是否一致。 1.3 对 cDNA 文库的分析 对 cDNA 文库质量的评价主要有两个方面。第一方面为文库的代表性，cDNA 文库的代表性是指文库中包含的重组 cDNA 分子反映来源细胞中表达信息(即 mRNA 种类)的完整性，它是体现文库质量的最重要指标。文库的代表性好坏可用文库的库容量来衡量，它是指构建的原始 cDNA 文库中所包含的独立的重组子克隆数。库容量取决于来源细胞中表达出的 mRNA 种类和每种 mRNA 序列的拷贝数，1个正常细胞含10000～30000种不同的 mRNA，按丰度可分为低丰度、中丰度和高丰度三种，其中低丰度 mRNA 是指某一种在细胞总计数群中所占比例少于0.5％时。满足最低要求的 cDNA 文库的库容量可以用 Clack-Carbor 公式 N=Ln(1-P)/(1-1/n) 计算( P 为文库中任何一种 mRNA 序列信息的概率，通常设为99％；N 为文库中以 P 概率出现细胞中任何一种 mRNA 序列理论上应具有的最少重组子克隆数；n 为细胞中最稀少的 mRNA 序列的拷贝数；T 为细胞中表达出的所有 mRNA 的总拷贝数)。第二方面是重组 cDNA 片段的序列完整性。在细胞中表达出的各种 mRNA 片段的序列完整性。在细胞中表达出的各种 mRNA 尽管具体序列不同，但基本上都是由3部分组成，即5"端非翻译区，中间的编码区和3"端非翻译区。非翻译区的序列特征对基因的表达具有重要的调控作用，编码序列则是合成基因产物—蛋白质模板。因此，要从文库中分离获得目的基因完整的序列和功能信息，要求文库中的重组 cDNA 片段足够长以便尽可能地反应出天然基因的结构。 2 cDNA 文库构建的其它类型 2.1 均一化 cDNA 文库 它是指某一特定组织或细胞的所有表达基因均包含其中，且在 cDNA 文库中表达基因对应的 cDNA 的拷贝数相等或接近。WEISSMAN 早就提出了可以通过基因组 DNA 饱和杂交的原理将 cDNA 文库进行均一化的理论。但该理论一直以来都被认为不能应用于实际。其主要限制因素是难以提供足量的极低表达丰度的 cDNA 用于饱和杂交，从而可能会造成部分基因的 cDNA 的丢失。20年前，基于 DNA-RNA 杂交的研究就已经将基因的转录水平分为高中低3类。随后研究进一步表明，绝大多数基因是处于中等或低等表达丰度的，在单个细胞中含有近1～15个拷贝，而高丰度表达基因的转录产物在单个细胞中最高可达5000个左右拷贝，约占总表达量的25％。这种基因表达能力上的巨大差异成了获得一个具有完整代表性的 cDNA 文库的障碍，其表达量上的巨大差异更为大规模研究增添了困难。对单一组织的 cDNA 文库而言，高拷贝基因序列的大量存在给基因的筛选和鉴定带来不必要的浪费，尤其是在大规模的 EST 测序中。 均一化 cDNA 文库是克服基因转录水平上巨大差异给文库筛选和分析带来障碍的有效措施，有利于研究基因的表达和序列分析。现在，在构建均一化的 cDNA 文库中至少有2种主要的观点：一种是基于复性动力学的原理，高丰度的 cDNA 在退火条件下复性的速度快，而低丰度的 cDNA 复性要很长时间，从而可以通过控制复性时间来降低丰度；另一种是基于基因组 DNA 在拷贝数上具有相对均一化的性质，通过 cDNA 与基因组 DNA 饱和杂交而降低在文库中高拷贝存在的 cDNA 的丰度。第一种方法的掌握对技术的要求比较高，对多数人而言需要多次摸索才能找到最适条件；而后一种方法易于掌握，但有研究者根据复性动力学的原理也提出了其不利因素，即采用基因组 DNA 饱和杂交的方法会因为低拷贝的表达基因拷贝数少而无法被杂交上。目前已报到的均一化 cDNA 文库多是根据第二种原理构建的，常用策略有基于 PCR 技术利用 cDNA 多次复性 mRNA-cDNA 杂交等。有研究报道，针对各自选择的高表达靶序列进行分析后，均一化处理后文库的高丰度表达 cDNA 是处理前的0.3％～2.5％，基本满足节约筛选的要求。 均一化 cDNA 文库具有以下4方面的优点：第一，在经济上具有广泛的应用空间，可以节约大量试验成本。第二，增加克隆低丰度 mRNA 的机会，适用于分析各种发育阶段或各种组织的基因表达及突变检测。第三，与原始丰度的 mRNA 拷贝数相对应的 cDNA 探针与均一化的 cDNA 文库作杂交，可以估计出大多数基因的表达水平及发现一些组织特异的基因。而以往的文库构建，忽略了 mRNA 丰度的影响。第四，可以用于遗传图谱的制作和进行大规模的原位杂交，作为优化的文库系统还可以用于大规模的测序或芯片制作等研究。 2.2 差减 cDNA 文库 (Subtractive cDNA library) 差减文库也称扣除文库，使用两种遗传背景相同或大致相同但在个别功能或特性上不同的材料(如不同基因处理细胞系或植物的近等基因系等)提取 mRNA (或反转录后合成 cDNA)，在一定条件下用大大过量不含目的基因的一方作为驱动子( Driver )与含有目的基因的试验方( Tester )进行杂交，选择性的祛除两部分共同基因杂交形成的复合物，往往进行多次的杂交—祛除过程，最后将含有相关目的基因的未杂交部分收集后，并连接到载体形成文库。消减杂交是构建差减 cDNA 文库的核心，差减文库是否构建成功很大程度上决定于差减杂交的效率。差减杂交的方法主要有(1)羟基磷灰石柱层析法 (HAP)；(2)生物素标记、链亲和蛋白结合排除法；(3)限制性内切酶技术相结合的差减方法；(4)差减抑制杂交法 (SSH)；(5)磁珠介导的差减法 (MAST)，其中 SSH 法最为常用。 抑制性消减杂交技术 (Suppression Subtractive Hybridization，SSH) 是 DIATCHENKO 等人于1996年依据消减杂交和抑制 PCR 发展出来的一种分离差异表达基因的新方法，主要用于分离两种细胞或两种组织的细胞中的差异表达基因。它主要是利用抑制 PCR 对差减杂交后丰度一致的目的材料中两端连有不同接头的差异表达片段进行指数扩增，而两端连接上同一接头的同源双链片段仅呈线形扩增，从而达到富集差异表达基因的目的。因此应用该技术能够对两个有差异表达的材料(细胞或组织)高、中、低丰度目的基因都进行有效、快速、简便克隆。近年来已成功应用于植物发育、肿瘤与疾病、以及外界因子诱导组织细胞中相关的应答基因的分析和克隆。 2.3 固相 cDNA 文库构建 cDNA 的固相合成是人们早为熟知的技术，但局限之处 oligo(dT) 与纤维素胶粒或磁珠的结合比较牢固，将 cDNA 洗脱下来时得率不是很高，而且以后的反应步骤也不能都在介质上进行，这可能是该技术应用并不十分广泛的原因。 最近 THOMAS ROEDE 提出了一种新的 cDNA 文库固相合成方法( THOMAS ROEDE，1998)，克服了以前文库构建中存在的缺点，所用的酶和试剂与传统方法完全相同，不同的是 cDNA 的合成和修饰均在固相支持物—磁珠上完成。cDNA 通过一个生物素固定在链霉素偶联的磁珠上，这样在反应过程中就可以简便而迅速的实现酶和缓冲液的更换，因此它将快速与高质量的文库构建结合在一起(构建文库只需1 d)，并且构建的文库适合大多数的研究目的。 固相 cDNA 合成法的主要优点是可以简便 cDNA 合成的操作。在进行缓冲液更换时既没有 cDNA 的丢失之忧，也无其它物质污染之忧。另外，用此方法可以得到真实的代表性文库，它包含有短小的 cDNA，这是因为在克隆之前省去了分级分离的步骤。总之，固相法结合了传统的 cDNA 合成的优点并弥补了其不足。这种方法简便易行，可靠低廉，所建文库高质量，因此它可能会替代目前应用的 cDNA 文库操作方法。 另外，最近发展起来的微量 RNA 的 cDNA 构建，是使用 PCR 技术，在实验室条件下扩增的 mRNA 的 cDNA 量，其 PCR 检测的灵敏度远远大于反转录 PCR(RT-PCR) 法。微量 RNA 的 cDNA PCR 文库的构建可为有关微量活性物质遗传基因的研究提供方便。 3 cDNA 文库应用于分离新基因的方法 发现并分离克隆新基因始终是分子生物学研究的主要任务和目的，虽然 cDNA 文库的用途很多，但是，应用于分离新基因是其最重要的用途。前述的不管是哪种类型的 cDNA 文库，都可以用于分离新基因，只是使用的方法有差异。分离方法主要有两种：第一，对于非全长 cDNA 文库，即不管是经典的 cDNA 文库方法或差减法构建的 cDNA 文库，需要利用已经获得的新 cDNA 序列片段，通过 RACE 方法获得新基因的全长序列。第二，利用全长 cDNA 文库与目的基因片段作为探针的杂交筛选。 3.1 从非全长 cDNA 文库中筛选新基因 3.1.1 RACE 法 RACE 文库即快速扩增 cDNA 末端法( Rapid Amplification of cDNA End，RACE )只需知道 mRNA 内很短的一段序列即可扩增出其 cDNA 的5"(5" RACE )和3"端(3" RACE )。该法的主要特是利用一条根据已知序列设计的特异性引物和一条与 mRNA 的 PolyA (3" RACE )或加至第一链 cDNA 3"端的同聚尾(5" RACE )互补的通用引物，由于同聚体并非良好的 PCR 引物，同时为了便于 RACE 产物的克隆，可向同聚体引物的5"端内加入一内切酶位点。所用的 cDNA 模板可以使用多聚 dT 引物延伸合成(3"，5"-RACE 均可)。当 RACE PCR 产物为复杂的混合物时，可取部分产物作模板，用另一条位于原引物内侧的序列作为引物与通用引物配对进行另一轮 PCR (巢式 PCR )。早在1988年，FROHMAN 等即用此方法成功地获得了4种 mRNA 的5"合3"末端序列。 迄今已有几种改良的 RACE 方法，通过修饰与优化，与最初的 FROHMAN 报道有所不同：(1) BARSON 等采用锁定寡聚脱氧胸腺嘧啶核苷酸引物“锁定”基因特异性序列的3"末端与其 Poly (A) 尾的连接处，进行第1条 cDNA 链的合成，消除了在合成第1条 cDNA 链时寡聚 (dT) RNA 模板 Poly (A) 尾任何部位结合而带来的影响。(2) EDWARDS 和 TROUTT 小组利用 T4 RNA 连接酶把寡核苷酸连接到单链 cDNA 的5"末端，然后用一个3"末端特异性引物和一个锚定引物就可以直接对锚定连接的 cDNA 进行体外 PCR 扩增和克隆。随后，BERTLING 等又用 DNA 连接酶代替 RNA 连接酶。这些方法都避免了在第2条 cDNA 链内同聚序列区互补而导致截断 cDNA 的产生。(3) MARUYAMA 等提出 cRACE 法，采用的引物为基因特异性的，所以非特异性 PCR 产物基本上不会产生。Clontech 等公司也根据 RACE 法的更新，相继推出了 RACE 的相应试剂盒，为克隆 cDNA 提供了方便的工具。最近 HUANG 等人即用 RACE 试剂盒克隆了一种含有类植物血凝素免疫受体 ITIM。 3.1.2 用 PCR 法从 cDNA 文库中快速克隆基因 通过对文库的筛选或适用简并引物进行 PCR 反应，常常只能获得不完整的 cDNA 片段。为了得到 cDNA 全长，常常要重新筛选文库。重新筛选文库工作量大，RACE 虽然为此提供可方便，但应用该方法需重新提取 mRNA 和反转录。而用 PCR 法从 cDNA 文库中快速克隆基因的方法，只需提取 λ 噬菌体 DNA，按保守序列设计 PCR 引物便可将未知片段进行克隆。特别是在基因的两端变异较大而中间某区域保守的情况下，用 PCR 法很容易获取 cDNA 的全长。同一转录产物，又是存在着不同的拼接方式，通过筛库的办法同时将不同拼接方式的克隆筛选出来可能性较小，而使用 PCR 扩增后，有利于观察到不同的拼接方式。另外，为研究基因在不同组织中表达情况，常根据差异显示法找出特异的 mRNA。 3.2 从全长 cDNA 文库中进行杂交筛选 3.2.1 标记探针 cDNA 文库筛选法 cDNA 文库通常涂抹到母盘培养基上，然后再把这些菌落的样品吸印到硝酸纤维素膜或尼龙膜上；这时加入标记的探针，如果出现杂交信号，那么从母盘上就可以把包含杂交信号的菌落分离、培养出来。以此筛选出阳性克隆，进行序列分析，以获得 cDNA 全长。该方法能避免 PCR 扩增的非特异性扩增或错配，是一种比较准确可靠的 cDNA 克隆方法。主要缺点是克隆过程需要一系列的酶促反应、产率低、费时长、工作量大。该方法适合于表达丰度高的基因的筛选分离。用于做标记探针的 DNA 片段可以是其它生物的基因片段，在这种情况下筛选出来的基因往往是已分离基因的同源基因；如果用于做标记探针的 DNA 片段是通过新分离蛋白质的氨基酸反推设计的 DNA 序列，或者是特异分子标记子 DNA 序列，那么可以筛选得到新功能基因。 3.2.2 反式 PCR 反式 PCR 克隆 cDNA 全长的基因原理是：双链 cDNA 合成后进行尾—尾连接，环化的 cDNA 用位于已知序列内的限制性内切酶酶切位点造成缺口或用 NaOH 处理使之变性，然后用2条基因特异性引物对重新线性化或变性的 cDNA 进行扩增。反式 PCR 的优势在于，它采用了2条基因特异性引物，因此不易产生非特异性扩增。该方法可以快速、高效地扩增 cDNA 或基因组中已知序列两侧位置的片段。 4 小结 随着生物及信息技术的迅速发展，寻找新基因、克隆新基因、进而研究基因的功能已成为功能基因组研究中的一项重要工作。在过去寻找新基因的方法中，以消减杂交、mRNA 差异显示，cDNA 的代表性差异显示分析法、差异消减展示等方法应用最广。这些方法在新基因的发现方面都各有其独特的优势，可寻找出一些差异表达序列，但这些差异表达序列大部分情况都是不完整的基因。目前，比较可行而且应用较多的方法主要还是 cDNA 文库的筛选。一方面 cDNA 文库只代表一定时期一定条件下正在表达的基因，是整个真核基因组中的少部分序列，因此 cDNA 克隆的复杂程度比直接从基因组克隆的要小得多；另一方面由于每个 cDNA 克隆只代表一种 mRNA 序列，因此在基因克隆过程中出现假阳性的概率比较低，所以 cDNA 文库的构建已成为当前分子生物学研究和基因工程操作的基础。本文涉及到的有关 cDNA 文库构建方法，是目前比较常用的，这些方法各有优缺点，研究者应根据自己的实际情况，选择合适的技术，已达到自己预期的目的。

常用办法是分子杂交

建库的话随便找个T载体就可以了，只要方便测序就好，至于要实现原核表达的话我个人建议您还是在完成测序后将表达框分离（PCR也好、酶切也好），连接到原核表达载体，我个人推荐使用IPTG诱导、含有组氨酸标签的表达载体，这样也方便后期的纯化工作等。当然如果想直接在普通的大肠杆菌中表达也是可以的，比如前一段时间我搞土壤DNA文库时就是直接将文库在含有筛选剂的极限培养基上筛，获得的克隆直接测序，得到了一个基因，当然其表达框前面不远处就是一个35BP的原核启动子，之后就将这个启动子加上个AGGAGG以及GFP基因的上游18bp序列做引物（上游刚好59bp再多一个都不是1.2元每个碱基了），下游直接是GFP下游引物验证了一下功能。肯定能用的。你也可以试着这样原核表达。不过很冒风险。

cDNA文库 以mRNA为模板,经反转录酶催化,在体外反转录成cDNA,与适当的载体常用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌,则每个细菌含有一段cDNA,并能繁殖扩增,这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库.基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达,而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同,所以cDNA文库具有组织细胞特异性.cDNA文库显然比基因组DNA文库小得多,能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因.但对真核细胞来说,从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同,基因组.DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因,而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA 基因组文库 用限制性内切酶切割细胞的整个基因组DNA,可以得到大量的基因组DNA片段,然后将这些DNA片段与载体连接,再转化到细菌中去,让宿主菌长成克隆.这样,一个克隆内的每个细胞的载体上都包含有特定的基因组DNA片段,整个克隆群体就包含基因组的全部基因片段总和称为基因组文库. 将某种生物的基因组DNA切割成一定大小的片段,并与合适的载体重组后导入宿主细胞进行克隆.这些存在于所有重组体内的基因组DNA片段的集合,即基因组文库,它包含了该生物的所有基因.

cDNA以mRNA为模板，基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达，而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同，所以cDNA文库具有组织细胞特异性。cDNA文库显然比基因组DNA文库小得多，能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。但对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同，基因组DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因，而从cDNA文库中获得的是已经过剪接、去除了内含子的cDNA。

3.通过构建原核表达载体，将该蛋白的基因转入细菌中，利用细菌的翻译系统，表达该蛋白。4.具体步骤目的片段的获得 根据已知序列设计带酶切位点的基因引物，扩增得到该基因序列。连接 将目的片段和原核表达载体分别酶切处理，回收酶切片段。通过连接酶连接。转化 讲构建好的表达载体转化细菌，涂布在特定抗性的平板上。阳性克隆的筛选、鉴定 挑取阳性克隆，通过菌落PCR鉴定是否为阳性。目的蛋白的表达 将经过验证的阳性克隆扩大培养，即成功在细菌内表达了人体蛋白。望采纳

将重组载体电转到胚胎干细胞中基因敲除小鼠已经成为现代生命科学基础研究和药物研发领域不可或缺的实验动物模型。基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠是目前为止唯一一个可以满足几乎所有基因组修饰要求的打靶技术.课题设计.获得F1代小鼠.利用百奥赛图自主开发的UCA试剂盒对sgRNA/Cas9进行活性检测；7、EGE技术（基于Crisprcas9技术）是当下比较火热的基因敲除小鼠制备技术；4;Cas9mRNA；5；2，利用PCR和southernblot杂交技术（基因敲除小鼠检测金标准）对F1代小鼠进行基因型鉴定.得到嵌合鼠.小鼠受精卵原核注射sgRNA/.按照课题设计，完成打靶载体设计和构建;2，基因敲除/，用G418筛选转染后的胚胎干细胞.体外转录sgRNA/。利用这两种技术制备基因敲除小鼠的流程是什么样的，得到阳性克隆;敲入效率高，速度快;敲入，可实现多基因，最快2个月即可得到F0代阳性鼠.进一步通过PCR和southernblot杂交技术（基因敲除小鼠检测金标准）对上一步得到的阳性克隆进行筛选，但目前只应用在小鼠的基因敲除上，在生命科学;6.设计构建打靶载体；3.获得Fo代小鼠，利用PCR对Fo代小鼠进行基因型鉴定；3.设计构建识别靶序列的sgRNA，其实不然；4、利用EGE技术（基于Crisprcas9技术）制备基因敲除小鼠的流程1，5个月得到F1F1代杂合子小鼠、人类医药和健康研究领域中发挥着重要的作用、基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠的流程.将胚胎干细胞阳性克隆注射到小鼠囊胚中。基于胚胎干细胞的基因打靶技术？一，并获得F1阳性杂合子小鼠，得到稳定整合外源基因的胚胎干细胞阳性克隆，EGE技术（基于Crisprcas9技术）系统构建简单：1；5。虽然EGE技术（基于Crisprcas9技术）制备基因敲除小鼠看似比基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠流程繁琐，而且其周期长工作量大，订购课题BAC菌.设计构建致靶基因切割的EGE系统载体质粒；8;Cas9mRNA和打靶载体，并植入到假孕小鼠的子宫内；6。二、多物种基因敲除/

简单的说一下：扩增目的基因，比如通过PCR的方法。PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPO TA的方法插入到载体质粒。转染大肠杆菌筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法，就是在载体上，序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列，如果不被破坏，产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物，形成蓝色产物。如果有目的序列插入，这个酶就不能表达，形成的克隆就是白色的。挑取阳性克隆，测序确认无变异和方向后，扩增质粒，提纯质粒。

简单的说一下：扩增目的基因，比如通过PCR的方法。PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPOTA的方法插入到载体质粒。转染大肠杆菌筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法，就是在载体上，序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列，如果不被破坏，产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物，形成蓝色产物。如果有目的序列插入，这个酶就不能表达，形成的克隆就是白色的。挑取阳性克隆，测序确认无变异和方向后，扩增质粒，提纯质粒。

简单的说一下：扩增目的基因，比如通过PCR的方法。PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPO TA的方法插入到载体质粒。转染大肠杆菌筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法，就是在载体上，序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列，如果不被破坏，产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物，形成蓝色产物。如果有目的序列插入，这个酶就不能表达，形成的克隆就是白色的。挑取阳性克隆，测序确认无变异和方向后，扩增质粒，提纯质粒。

1. 扩增目的基因，比如通过PCR的方法。2. PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPO TA的方法插入到载体质粒。3. 转染大肠杆菌4. 筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法，就是在载体上，序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列，如果不被破坏，产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物，形成蓝色产物。如果有目的序列插入，这个酶就不能表达，形成的克隆就是白色的。5. 挑取阳性克隆，测序确认无变异和方向后，扩增质粒，提纯质粒。

1. 查明mRNA 全序列2。 PCR扩增从ATG 到终止密码的全长3。 连接入载体，比如TA TOPO或者直接接入表达载体4。 转染大肠杆菌5。 筛选阳性克隆，测序确认。6。 培养表达蛋白，提纯。

目的基因的克隆是利用一个单一的基因副本的行为。有pcr方法，凝胶电泳方法，色谱法，琼脂糖凝胶电泳法，质粒法等。具体方法可分别检索文献。 常用的植物目的基因克隆技术1、通过已知基因产物的分析和鉴定 这类技术主要通过生物化学和病理学研究分离鉴定有关基因的蛋白产物，并对蛋白质氨基酸顺序进行分析，推断出编码该蛋白质的基因序列，然后通过抗体、寡聚核苷酸探针或PCR制备的探针对文库进行筛选来分离目的基因。如植物抗病虫基因工程中常用的苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因（Bt基因）、豇豆胰蛋白酶抑制基因（CpTI基因）、病毒外壳蛋白基因（CP基因）等。当其他植物的同类基因已分离到并且核苷酸序列保守性较高时，也可直接用这些已知的基因片段作探针对未克隆到该基因的植物基因文库进行筛选，也可分离到未知的新基因。 2、通过遗传表型分析 （1）基因标鉴法。该法是利用转座子或T-DNA插入植物的基因组中引起某一基因失活产生一些突变体，然后用相应转座子或T-DNA对突变体文库进行筛选，以选到的阳性克隆片段为探针，再筛选野生型植物因文库分离目的基因。如将一株带有功能的转位因子系统的植物与另一株在遗传上有差异的同种植物杂交，在杂交后代中筛选由于转位因子插入到某一特定基因序列中导致表型破坏或改变的突变株，用该纯合突变株构建基因文库，然后将转位因子用同位素标记作探针，从该文库中筛选出带有同源转位因子的目的基因。该法主要限于二倍体的自花授粉作物如玉米、金鱼草等。应用该法已分离出与玉米种子发育有关的Viviparious-1基因及与金鱼草花发育有关的一些基因等。 （2）激发子的寄主受体基因克隆技术。该技术是利用病菌无毒基因（avrgene）编氲募し⒆佑爰闹骺共』虮嗦氲氖芴逯浯嬖诓磺缀偷幕プ鞴叵担圆≡し⒆拥鞍孜咚鞣掷牒涂寺〕鲆恍┘付≈士共』颍绶延胛薅净騛vr9对应的抗病基因cf9，与avrPto对应的抗病基因pto；拟南芥菜与avrRPS2对应的抗病基因rpS2等。 3、以图谱为基础的定位克隆技术 以图谱为基础的定位克隆技术在分离未知产物的基因方面有广阔的应用前景。该法的基本前提是基因定位，然后以紧密连锁的分子标记如RFLP等为起点，通过染色体步移逐步向目标基因靠近，最终克隆基因。其主要步骤包括：（1）将目标基因定位在高密度的分子标记连锁群上；（2）利用PFGE将连销标记的遗传图谱距转换成物理距离；（3）构建YAC文库，找到含连锁标记的YAC克隆，并通过克隆的排序获得目标基因的DNA片段；（4）通过转化和功能互补试验证实基因所在的DNA片段。如用该技术已分离出番茄抗根结线虫mi基因和拟南芥菜抗细菌性茎腐病的RPM1基因等。

质粒载体pBR322具有两种抗生素抗性基因——氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，可供转化子的选择标记。把连接转化后的菌体培养物涂布在含有氨苄青霉素和四环素抗性的平板上倒置培养12～16h，长出来的单菌落进行PCR验证和酶切验证，验证为阳性的转化子再送去测序确认正确。为什么用单酶切呢？连反了多麻烦啊。

基因克隆的基本步骤流程如下：一、目的DNA片段的获得：DNA克隆的第一步是获得包含目的基因在内的一群DNA分子，这些DNA分子或来自于目的生物基因组DNA或来自目的细胞mRNA逆转录合成的双链 cDNA分子。由于基因组DNA较大，不利于克隆，因此有必要将其处理成适合克隆的DNA小片段，常用的方法有机械切割和核酸限制性内切酶消化。若是基因序列已知而且比较小就可用人工化学直接合成。如果基因的两端部分序列已知，根据已知序列设计引物，从基因组DNA 或cDNA中通过PCR技术可以获得目的基因。二、载体的选择：基因克隆常用的载体有：质粒载体、噬菌体载体、柯斯质粒载体、单链DNA噬菌体载体、噬粒载体及酵母人工染色体等。从总体上讲，根据载体的使用目的，载体可以分为克隆载体、表达载体、测序载体、穿梭载体等。三、体外重组：体外重组即体外将目的片断和载体分子连接的过程。大多数核酸限制性内切酶能够切割DNA分子形成有黏性末端，用同一种酶或同尾酶切割适当载体的多克隆位点便可获得相同的黏性末端，黏性末端彼此退火，通过T4 DNA连接酶的作用便可形成重组体，此为黏末端连接。当目的DNA片断为平端，可以直接与带有平端载体相连，此为平末端连接，但连接效率比黏端相连差些。有时为了不同的克隆目的，如将平端DNA分子插入到带有黏末端的表达载体实现表达时，则要将平端DNA分子通过一些修饰；如同聚物加尾，加衔接物或人工接头，PCR法引入酶切位点等，可以获得相应的黏末端，然后进行连接，此为修饰黏末端连接。四、导入受体细胞：载体DNA分子上具有能被原核宿主细胞识别的复制起始位点，因此可以在原核细胞如大肠杆菌中复制，重组载体中的目的基因随同载体一起被扩增，最终获得大量同一的重组DNA分子。五、重组子的筛选：从不同的重组DNA分子获得的转化子中鉴定出含有目的基因的转化子即阳性克隆的过程就是筛选。发展起来的成熟筛选方法如下：（1）插入失活法：外源DNA片段插入到位于筛选标记基因（抗生素基因或β-半乳糖苷酶基因）的多克隆位点后，会造成标记基因失活，表现出转化子相应的抗生素抗性消失或转化子颜色改变，通过这些可以初步鉴定出转化子是重组子或非重组子。常用的是β-半乳糖苷酶显色法即蓝白筛选法（白色菌落是重组质粒）。（2）PCR筛选和限制酶酶切法：提取转化子中的重组DNA分子作模板，根据目的基因已知的两端序列设计特异引物，通过PCR技术筛选阳性克隆。PCR法筛选出的阳性克隆，用限制性内切酶酶切法进一步鉴定插入片段的大小。（3）核酸分子杂交法：制备目的基因特异的核酸探针，通过核酸分子杂交法从众多的转化子中筛选目的克隆。目的基因特异的核酸探针可以是已获得的部分目的基因片段,或目的基因表达蛋白的部分序列反推得到的一群寡聚核苷酸,或其它物种的同源基因。（4）免疫学筛选法：获得目的基因表达的蛋白抗体，就可以采用免疫学筛选法获得目的基因克隆。这些抗体即可是从生物本身纯化出目的基因表达蛋白抗体，也可从目的基因部分ORF片段克隆在表达载体中获得表达蛋白的抗体。扩展资料：基因克隆的注意事项：1、平端连接：DNA连接酶可催化相同和不同限制性核酸内切酶切割的平端之间的连接。原则上讲，限制酶切割DNA后产生的平端也属配伍末端，可彼此相互连接；若产生的粘性末端经特殊酶处理，使单链突出处被补齐或削平，变为平端，也可实行平端连接。2、加尾连接：同聚物加尾连接是利用同聚物序列，如多聚A与多聚T之间的退火作用完成连接。在末端转移酶作用下，在DNA片段端制造出粘性末端，而后进行粘性末端连接。这是一种人工提高连接效率的方法，也属于粘性末端连接的一种特殊形式。3、人工接头连接：对平端DNA片段或载体DNA，可在连接前将磷酸化的接头(linker)或适当分子连到平端，使产生新的限制性内切酶位点。再用识别新位点的限制性内切酶切除接头的远端，产生粘性末端。参考资料来源：百度百科-基因克隆参考资料来源：百度百科-DNA克隆

1.PCR扩增克隆法PCR扩增克隆法是在已知植物基因序列的基础上，进行基因序列克隆的一种方法。先从基因文库（genebank）中找到有关基因序列，据此合成一对寡聚核苷酸引物，从植物中提取染色体DNA或RNA，进行PCR扩增。扩增的片段纯化后插入合适的质粒载体上，用酶切分析和序列分析检测重组子，并与已知基因序列比较，以获得目的基因。2.功能克隆法功能克隆（functionalcloning）是根据性状的基本生化特征，在鉴定已知基因功能后进行克隆。该法在纯化相应的编码蛋白质后，构建cDNA文库或基因组文库。然后从文库中用下述两种方法进行基因筛选，其一是将纯化的蛋白质进行氨基酸测序，据此合成寡核苷酸探针，从cDNA文库或基因组文库中筛选编码基因；其二是将编码蛋白质制成相应抗体探针，从cDNA载体表达文库中筛选相应克隆。实行功能克隆的关键步骤是分离出高纯度蛋白质。对于产物不明的基因，不能利用这一方法进行克隆。3.定位（图位）克隆法定位（图位）克隆法（positionalcloning）根据目的基因在染色体上的位置，进而通过染色体步移（chromosomewalking）进行克隆。需预先建立具有目的基因的适宜遗传分离群体（近等基因系或分离群体），将目的基因精确定位在染色体特定的位置之后，用目的基因两侧紧密连锁的分子标记（RFLP标记）为探针，筛选基因组文库，得到阳性克隆，然后以阳性克隆的末端作为探针，获得含有目标基因的大片段克隆，然后以这些新的DNA为探针，获得更趋近目的基因的DNA片段，不断缩小筛选区域，逐步向目的基因靠近，最终克隆到该基因。4.转座子标记法转座子（transposon）是可从一个基因位置转移到另一位置的DNA片段，而原来位置的DNA片段（转座子）并未消失，发生转移的只是转座子的拷贝。基因转座可引起插入突变，使插入位置的基因失活，并诱导产生突变型。通过标记基因就可以检测出突变基因的位置，进而克隆该突变基因。这样将转座子作为基因定位的标记，并通过转座子在染色体上的插入和嵌合来克隆基因称为转座子标记法（transposontagging）。para>5.减法杂交法该法根据植物表现型差异或基因在不同组织或器官的表达差异来克隆植物基因。特异性表达的基因，其mRNA表现不同。分别从表达特异性基因的植物组织和无特异性基因的组织中提取mRNA，反转录为cDNA，两者杂交。在两种组织中都表达的基因产物形成杂交分子，而特异mRNA转录的cDNA仍保持单链状态，将这种单链cDNA分离出来即为差异表达的基因，这一策略被称作减法杂。6.mRNA差异显示法该法可有效鉴别并克隆差异表达的基因。提取不同的mRNA后可用共同的引物反转录成cDNA，进行PCR扩增，获得差异表达的cDNA序列，作为探针，在cDNA文库或基因组文库中筛选基因，并作功能分析。该法可直观筛选差异表达的基因，比减法杂交操作方便、迅速，需要总RNA量少，效率高，短期内可完成cDNA的扩增、鉴定和克隆。

这种情况应该是不可以的，如果你要是做了基因克隆，你可以去问医生，看医生怎么说，如果你想要这个宝，你可以去问一下医生，看医生的意见是什么，如果不要，你也可以去问一下医生，看医生是什么意见，你也可以再考虑一下的啊，你要考虑好啊，你也可以问一下医生，看医生的意见是什么，你也可以再考虑一下的啊，不要太着急了啊，你要是太着急了，对你自己也不好啊，你说呢，你说是不是啊，你自己考虑吧，我说的是真的啊，不骗你啊，你要是不相信我，你可以去问医生。

根据就是基因文库是对某一物种基因组进行覆盖而构建的文库，文库一定包含所需的目的基因。方法是：1.从供体中制备高纯度的染色体基因组DNA；2.用合适的限制酶把DNA切割成若干个片段；3.将这些片段分别与适当的载体分子进行体外连接；4.重组载体导入受体细胞中或包装成噬菌体，适宜条件下培养；5.观察培养基中的重组菌落或噬菌斑，筛选阳性克隆，再将其克隆中的目的基因提取分离出来

【答案】：探针类型有两种。①抗体探针：识别待筛选克隆中的基因所编码的蛋白质的抗体；②DNA探针：能与待筛选克隆中的cDNA配对结合的DNA。

简单的说一下：1.扩增目的基因，比如通过PCR的方法。2.PCR扩增的序列可以通过酶切或者TOPOTA的方法插入到载体质粒。3.转染大肠杆菌4.筛选阳性克隆一般常采用蓝白克隆方法，就是在载体上，序列的插入位置本来是一个完整编码β-gal这个酶的序列，如果不被破坏，产生的酶可以降解细菌培养盘上的底物，形成蓝色产物。如果有目的序列插入，这个酶就不能表达，形成的克隆就是白色的。5.挑取阳性克隆，测序确认无变异和方向后，扩增质粒，提纯质粒。

你这种插法，阳性克隆子会失去抗性，死于四环素，正常情况没有这么筛选的。非要这么设计实验的话，那就先用不含四环素的培养基培养单菌落，然后每个单菌落进行扩增，逐个去涂含有四环素的培养基，无法存活的就是阳性克隆子。

蓝白斑筛选是重组子筛选的一种方法： 是根据载体的遗传特征筛选重组子，如α-互补、抗生素基因等。现在使用的许多载体都带有一个大肠杆菌的DNA的短区段，其中有β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的调控序列和前146个氨基酸的编码信息。在这个编码区中插入了一个多克隆位点（MCS），它并不破坏读框，但可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能，这种载体适用于可编码β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞。因此，宿主和质粒编码的片段虽都没有酶活性，但它们同时存在时，可形成具有酶学活性的蛋白质。这样，lacZ基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补，称为α-互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂IPTG的作用下，在生色底物X-Gal存在时产生蓝色菌落，因而易于识别。然而，当外源DNA插入到质粒的多克隆位点后，几乎不可避免地导致无α-互补能力的氨基端片段，使得带有重组质粒的细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选，又称为蓝白斑筛选。如用蓝白斑筛选则经连接产物转化的钙化菌平板37℃温箱倒置培养12-16hr后，有重组质粒的细菌形成白色菌落。

基因克隆技术包括了一系列技术，它大约建立于70年代初期。美国斯坦福大学的伯格（P.Berg）等人于1972年把一种猿猴病毒的DNA与λ噬菌体DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子，从此产生了基因克隆技术。1973年，科恩（S.Cohen）等人把一段外源DNA片段与质粒DNA连接起来，构成了一个重组质粒，并将该重组质粒转入大肠杆菌，第一次完整地建立起了基因克隆体系。一般来说，基因克隆技术包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接，构建成新的重组DNA，然后送入受体生物中去表达，从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。因此基因克隆技术又称为分子克隆、基因的无性繁殖、基因操作、重组DNA技术以及基因工程等。采用重组DNA技术，将不同来源的DNA分子在体外进行特异切割，重新连接，组装成一个新的杂合DNA分子。在此基础上，这个杂合分子能够在一定的宿主细胞中进行扩增，形成大量的子代分子，此过程叫基因克隆。 基因工程的载体应具有一些基本的性质：1）在宿主细胞中有独立的复制和表达的能力，这样才能使外源重组的DNA片段得以扩增。2）分子量尽可能小，以利于在宿主细胞中有较多的拷贝，便于结合更大的外源DNA片段。同时在实验操作中也不易被机械剪切而破坏。3）载体分子中最好具有两个以上的容易检测的遗传标记（如抗药性标记基因），以赋予宿主细胞的不同表型特征（如对抗生素的抗性）。4）载体本身最好具有尽可能多的限制酶单一切点，为避开外源DNA片段中限制酶位点的干扰提供更大的选择范围。若载体上的单一酶切位点是位于检测表型的标记基因之内可造成插入失活效应，则更有利于重组子的筛选。DNA克隆常用的载体有：质粒载体（plasmid），噬菌体载体（phage），柯斯质粒载体（cosimid），单链DNA噬菌体载体（ssDNA phage ），噬粒载体（phagemid）及酵母人工染色体（YAC）等。从总体上讲，根据载体的使用目的，载体可以分为克隆载体，表达载体，测序载体，穿梭载体等。 体外重组即体外将目的片断和载体分子连接的过程。大多数核酸限制性内切酶能够切割DNA分子形成有黏性末端，用同一种酶或同尾酶切割适当载体的多克隆位点便可获得相同的黏性末端，黏性末端彼此退火，通过T4 DNA连接酶的作用便可形成重组体，此为黏末端连接。当目的DNA片断为平端，可以直接与带有平端载体相连，此为平末端连接，但连接效率比黏端相连差些。有时为了不同的克隆目的，如将平端DNA分子插入到带有黏末端的表达载体实现表达时，则要将平端DNA分子通过一些修饰，如同聚物加尾，加衔接物或人工接头，PCR法引入酶切位点等，可以获得相应的黏末端，然后进行连接，此为修饰黏末端连接。导入受体细胞载体DNA分子上具有能被原核宿主细胞识别的复制起始位点，因此可以在原核细胞如大肠杆菌中复制，重组载体中的目的基因随同载体一起被扩增，最终获得大量同一的重组DNA分子。将外源重组DNA分子导入原核宿主细胞的方法有转化（transformation），转染（transfection），转导（transduction）。重组质粒通过转化技术可以导入到宿主细胞中，同样重组噬菌体DNA可以通过转染技术导入。转染效率不高，因此将重组噬菌体 DNA或柯斯质粒体外包装成有浸染性的噬菌体颗粒，借助这些噬菌体颗粒将重组DNA分子导入到宿主细胞转导技术，这种转导技术的导入效率要比转染的导入效率高。 从不同的重组DNA分子获得的转化子中鉴定出含有目的基因的转化子即阳性克隆的过程就是筛选。发展起来的成熟筛选方法如下：（一）插入失活法外源DNA片段插入到位于筛选标记基因（抗生素基因或β-半乳糖苷酶基因）的多克隆位点后，会造成标记基因失活，表现出转化子相应的抗生素抗性消失或转化子颜色改变，通过这些可以初步鉴定出转化子是重组子或非重组子。常用的是β-半乳糖苷酶显色法即蓝白筛选法（白色菌落是重组质粒）。（二）PCR筛选和限制酶酶切法提取转化子中的重组DNA分子作模板，根据目的基因已知的两端序列设计特异引物，通过PCR技术筛选阳性克隆。PCR法筛选出的阳性克隆，用限制性内切酶酶切法进一步鉴定插入片段的大小。（三）核酸分子杂交法制备目的基因特异的核酸探针，通过核酸分子杂交法从众多的转化子中筛选目的克隆。目的基因特异的核酸探针可以是已获得的部分目的基因片段,或目的基因表达蛋白的部分序列反推得到的一群寡聚核苷酸,或其它物种的同源基因。（四）免疫学筛选法获得目的基因表达的蛋白抗体，就可以采用免疫学筛选法获得目的基因克隆。这些抗体即可是从生物本身纯化出目的基因表达蛋白抗体，也可从目的基因部分ORF片段克隆在表达载体中获得表达蛋白的抗体。上述方法获得的阳性克隆最后要进行测序分析，以最终确认目的基因。

基因敲除小鼠已经成为现代生命科学基础研究和药物研发领域不可或缺的实验动物模型，在生命科学、人类医药和健康研究领域中发挥着重要的作用。基于胚胎干细胞的基因打靶技术、EGE技术（基于Crispr cas9技术）是当下比较火热的基因敲除小鼠制备技术。利用这两种技术制备基因敲除小鼠的流程是什么样的？一、 基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠的流程：1. 课题设计，订购课题BAC菌；2. 按照课题设计，完成打靶载体设计和构建；3. 将重组载体电转到胚胎干细胞中，用G418筛选转染后的胚胎干细胞，得到阳性克隆；4. 进一步通过PCR和southern blot杂交技术（基因敲除小鼠检测金标准）对上一步得到的阳性克隆进行筛选，得到稳定整合外源基因的胚胎干细胞阳性克隆；5. 将胚胎干细胞阳性克隆注射到小鼠囊胚中，并植入到假孕小鼠的子宫内；6. 得到嵌合鼠，并获得F1阳性杂合子小鼠。基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠是目前为止唯一一个可以满足几乎所有基因组修饰要求的打靶技术，但目前只应用在小鼠的基因敲除上，而且其周期长工作量大。二、 利用EGE技术（基于Crispr cas9技术）制备基因敲除小鼠的流程1. 设计构建识别靶序列的sgRNA;2. 设计构建致靶基因切割的EGE系统载体质粒；3. 利用百奥赛图自主开发的UCA试剂盒对sgRNA/Cas9进行活性检测；4. 设计构建打靶载体；5. 体外转录sgRNA/Cas9 mRNA;6. 小鼠受精卵原核注射sgRNA/Cas9 mRNA和打靶载体；7. 获得Fo代小鼠，利用PCR对Fo代小鼠进行基因型鉴定；8. 获得F1代小鼠，利用PCR和southern blot杂交技术（基因敲除小鼠检测金标准）对F1代小鼠进行基因型鉴定。虽然EGE技术（基于Crispr cas9技术）制备基因敲除小鼠看似比基于胚胎干细胞的基因打靶技术制备基因敲除小鼠流程繁琐，其实不然，EGE技术（基于Crispr cas9技术）系统构建简单，基因敲除/敲入效率高，速度快，可实现多基因、多物种基因敲除/敲入，最快2个月即可得到F0代阳性鼠，5个月得到F1F1代杂合子小鼠。

目的基因的克隆是利用一个单一的基因副本的行为。有pcr方法，凝胶电泳方法，色谱法，琼脂糖凝胶电泳法，质粒法等。具体方法可分别检索文献。 常用的植物目的基因克隆技术1、通过已知基因产物的分析和鉴定 这类技术主要通过生物化学和病理学研究分离鉴定有关基因的蛋白产物，并对蛋白质氨基酸顺序进行分析，推断出编码该蛋白质的基因序列，然后通过抗体、寡聚核苷酸探针或PCR制备的探针对文库进行筛选来分离目的基因。如植物抗病虫基因工程中常用的苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因（Bt基因）、豇豆胰蛋白酶抑制基因（CpTI基因）、病毒外壳蛋白基因（CP基因）等。当其他植物的同类基因已分离到并且核苷酸序列保守性较高时，也可直接用这些已知的基因片段作探针对未克隆到该基因的植物基因文库进行筛选，也可分离到未知的新基因。 2、通过遗传表型分析 （1）基因标鉴法。该法是利用转座子或T-DNA插入植物的基因组中引起某一基因失活产生一些突变体，然后用相应转座子或T-DNA对突变体文库进行筛选，以选到的阳性克隆片段为探针，再筛选野生型植物因文库分离目的基因。如将一株带有功能的转位因子系统的植物与另一株在遗传上有差异的同种植物杂交，在杂交后代中筛选由于转位因子插入到某一特定基因序列中导致表型破坏或改变的突变株，用该纯合突变株构建基因文库，然后将转位因子用同位素标记作探针，从该文库中筛选出带有同源转位因子的目的基因。该法主要限于二倍体的自花授粉作物如玉米、金鱼草等。应用该法已分离出与玉米种子发育有关的Viviparious-1基因及与金鱼草花发育有关的一些基因等。 （2）激发子的寄主受体基因克隆技术。该技术是利用病菌无毒基因（avrgene）编氲募し⒆佑爰闹骺共』虮嗦氲氖芴逯浯嬖诓磺缀偷幕プ鞴叵担圆≡し⒆拥鞍孜咚鞣掷牒涂寺〕鲆恍┘付≈士共』颍绶延胛薅净騛vr9对应的抗病基因cf9，与avrPto对应的抗病基因pto；拟南芥菜与avrRPS2对应的抗病基因rpS2等。 3、以图谱为基础的定位克隆技术 以图谱为基础的定位克隆技术在分离未知产物的基因方面有广阔的应用前景。该法的基本前提是基因定位，然后以紧密连锁的分子标记如RFLP等为起点，通过染色体步移逐步向目标基因靠近，最终克隆基因。其主要步骤包括：（1）将目标基因定位在高密度的分子标记连锁群上；（2）利用PFGE将连销标记的遗传图谱距转换成物理距离；（3）构建YAC文库，找到含连锁标记的YAC克隆，并通过克隆的排序获得目标基因的DNA片段；（4）通过转化和功能互补试验证实基因所在的DNA片段。如用该技术已分离出番茄抗根结线虫mi基因和拟南芥菜抗细菌性茎腐病的RPM1基因等。

他可以将自身基因整合到宿主细胞基因，这个过程并非常态，所以说算不上在基因重组中有什么必然作用

互补作用的测验系统：互补作用是使二个突变型的染色体同处于一个细胞内，在不发生基因重组的条件下，由于相应突变型细胞内正常基因的相互补偿而使表型正常化的作用。互补作用实质：是两个突变菌株正常基因在同一细胞内的互养作用，避开基因产物向胞外分泌和扩散等问题，使测定结果更为准确。互补测验条件：recA突变菌株，避免2个突变型染色体之间的重组作用。符合要求的测验系统：二倍体、局部合子、异核体、感染了两个突变型噬菌体的寄主细菌。常用的互补作用测验系统有：①异核体形成测验：不能形成异核体可能原因：除了由于等位基因突变而不能互补外，还可能由于2个突变株之间的不亲和性，即2个菌丝体之间不能经质配形成异核体。不能形成异核体，也不能说明2个突变位点属于等位基因，一次互补测验难于准确判断突变基因等位性。② 异核体形成测验和互养测验差异：互养测验：2个突变株之间相互提供的是分泌到细胞外的自身不能合成的代谢产物；异核体形成测验：在同一细胞内2个突变株染色体提供的是基因的产物或酶顺反位置效应测验顺反位置效应测验：比较结构基因的顺式和反式结构表型效应的互补测验。rⅡ只能在B上形成r型噬菌斑，在S上形成野生型的正常噬菌斑；在K上不能复制、不能形成噬菌斑；彭泽用两个rⅡ突变型混合感染B菌株，采用单菌释放技术，将从B菌株释放的噬菌体去感染K菌株平板；如果能形成噬菌斑，则表明供试的两个rⅡ突变型不相同，能在寄主B菌株细胞内通过染色体交换、重组产生野生型子代噬菌体；只有rⅡA+rⅡB+才能感染K菌株、形成噬菌斑，而重组型rⅡA-rⅡB-不能感染K菌株。r51或rl06单独感染K菌株：都不能复制，不会产生噬菌斑。但混合感染却可以裂解K菌株并得到r51、r106和野生型等3种噬菌体。r47-r106的距离虽然比r51-rl06的距离大，但用它们混合感染K菌株后却不能在指示菌株B上获得噬菌斑。结论：两个rⅡ突变型混合感染时出现噬菌斑，首先是由于互补作用，恢复了复制能力，然后在复制过程中发生重组，产生野生型噬菌体用r51和r106混合感染，可把寄主K细胞看成两个rⅡ突变型染色体的杂合体：(r51-rl06+)／(r51+r106-)。在这一杂合体中的r51+和r106+由于功能上的互补关系，使突变株均得以进行复制。对所有rⅡ突变型进行两两互补测验，可以将rⅡ的突变位点分为A和B两大群，属于同一群内的任何两个突变型都不能互补；属于群间的两个突变型无论位置远近均能互补。 顺反位置效应测验结果证明：基因是有功能的一段连续DNA，只有通过顺反测验才能确定一个顺反子或一个基因的界限。一个基因的任何位点均可以发生突变，属于同一基因的不同突变也可以发生重组，因此基因只是一个功能单位而不是一个突变或重组的单位。顺反位置效应：所要考察的两个突变位点在顺式结构和反式结构遗传效应不同的现象。具有顺反位置效应的两个位点属于同一个基因（顺反子）。杂基因子：含有个别处于杂合状态基因的细胞。利用大肠杆菌λ噬菌体在高频转导过程中形成的λdg或λdb转导子去感染相应的缺陷型宿主细胞就容易获得杂基因子。基因间互补作用：在进行顺反位置效应测验时，如果供试基因或顺反子的结构完整，那么属于同一基因或顺反子的两个突变株将能互补，如果两个突变株能够互补，那么突变应涉及不同的基因或顺反子。基因内互补作用：某些已通过生物化学等其他实验肯定是属于同一基因的两个突变株之间有时也能表现出一定程度的互补作用。基因突变使其产物酶蛋白的结构发生改变而失活，只是由于两个突变株之间的基因内互补作用，才使活性部分得以恢复；两个突变株的突变位点间距离愈近，其离体互补作用愈弱，距离愈远，其互补作用愈强。互补群：属于同一基因突变的相互间能表现出一定程度互补作用的一群突变株。属于同一互补群的基因突变均表现为同一种酶蛋白的功能缺陷。

噬菌体的基因重组　　历史：1936年F. M. Burnet发表了噬菌体能产生突变体的观点，其噬菌斑的外形和野生型的有明显区别，可惜未能引起重视，以致噬菌体遗传学延迟了十几年才得以建立。 　　1946年第11届冷泉港学术讨论会上，在宣布一基因一酶学说的胜利，及Ledernerg、Tatum细菌杂交实验报告的同时，Hershey和Luria宣布发现了噬菌体的r，h突变，Delbrück和Hershey发表了他们各自发现的噬菌体重组，这四项重大的发现分别在1958年和1969年获得了诺贝尔奖。后两项的发现有力地推动了噬菌体遗传学的发展。 　　噬菌体的基因重组和细菌不同，而和真核的重组十分相似。杂交是用标记不同的噬菌体之间进行。然后计算重组噬菌体占总的子代噬菌体的比例来确定重组值。一般可以选用2－4个基因差异的噬菌体来混合感染细菌。首先把不同类型的噬菌体混合起来和细菌一起涂布在固体培养基上，细菌的浓度要达到可以长成菌苔（lawn）的水平，噬菌体的浓度要很稀。每个噬菌体感染一个细菌，经过裂解周期，宿主细胞破裂后，释放出的子噬菌体又去感染周围的细菌，结果在菌苔上形成一个圆形清亮的斑，称为噬菌斑（plaque），而一个噬菌斑来自最初涂布平板时的一个噬菌体。噬菌斑的形态必须选择容易区别的，以表示噬菌体的相应表型。单个的噬菌体只能在电镜下才可观察其形态，突变引起其形态变化没有电镜是无法鉴别的，但突变影响到生活周期，会产生不同的噬菌斑，因此通过噬菌斑的观察我们很容易观察基因型的变化与重组。 　　Hershey等用T2噬菌体的两个不同表型特征：噬菌斑的形态和宿主范围来进行杂交。一个噬菌体的基因型是h+r，另一个噬菌体的基因型是h r+。h+表示宿主范围（hostrange），是野生型，能在E.coli B菌株上生长，r 表示快速溶菌（rapid lysis），产生的噬菌斑大，边缘清楚。h噬菌体能在E.coli B和B/2品系上生长，r+产生小而边缘模糊的噬菌斑，能产生透明的噬菌斑，而h+因只能裂解E.coli B，所以在B和B/2的混合菌上产生的噬菌斑是半透明的。 　　杂交时hr+和h+r混合感染E.coli B和B/2，在B和B/2混合菌苔上出现了四种噬菌斑，表明h r+ 和h+r之间有一部分染色体在B菌株的细胞中进行了重组，释放出的子噬菌体有一部分的基因型为h+r+和h r。我们利用下面的公式就可以计算出和两个位点的重组值： 　　重组值=（h+r++h r）/总噬菌斑数×100% 　　此重组值也表示两个连锁基因之间的遗传距离。

第二节 λ噬菌体载体λ噬菌体，一种大肠杆菌双链RNA噬菌体。λ噬菌体的分子量为 31 ×106dal，是一种中等大小的温和噬菌体。迄今已经定位的λ噬菌体的基因至少有61个，其中有一半左右参与了噬菌体生命周期的活动，我们称这类基因为λ噬菌体的必要基因；另一部分基因，当它们被外源基因取代之后，并不影响噬菌体的生命功能，我们称这类基因为λ噬菌体的非必要的基因。 一．λ噬菌体的分子生物学概述（1）λ噬菌体基因组的结构在λ噬菌体线性双链 DNA分子的两端，各有一条由12个核劳酸组成的彼此完全互补的5′单链突出序列，即通常所说的粘性末端。注入到感染寄主细胞内的λ噬菌体的线性DNA分子，会迅速地通过粘性末端之间的互补作用，形成环形双链DNA分子。随后在DNA连接酶的作用下，将相邻的5′-P和3′-OH基团封闭起来，并进一步超盘旋化。这种由粘性末端结合形成的双链区段称为cos位点（略语cos，系英语cohesive-end site的缩写，即粘性末端位点之意）（图5-5）。在环化的状态下，λ噬菌体DNA分子的长度为48 502碱基对。（2）λ噬菌体DNA的复制在λ噬菌体感染的早期，环形的λ DNA分子按θ形式从双向进行复制。到了感染的晚期，控制滚环复制机理的开关被启动了，合成出了由一系列线性排列的人基因组oxA组成的长多连体分子。（3）λ噬菌体DNA的整合与删除λ噬菌体基因组的整合作用，是通过它的附着位点att，同大肠杆菌染色体DNA的局部同源位点之间的重组反应实现的。整合作用需要int基因的表达，它是一种可逆的过程。的复制子，这种过程叫做原噬菌体的删除作用。λ噬菌体的删除，需要噬菌体xis基因和bio基因的协同作用才能实现。（4）λ噬菌体DNA的转录与转译在溶菌周期，λ噬菌体DN A的转录是在三个时期，即早期、中期和晚期发生的。大体的情况是，早期基因转录确立起溶菌周期；中期基因转录的结果导致 DNA进行复制和重组；晚期基因的转录最终使DNA被包装为成熟的噬菌体颗粒。二．λ噬菌体载体的构建及其主要类型（1）构建λ噬菌体载体的基本原理构建λ噬菌体载体的基本原理是多余限制位点的删除。按照这一基本原理构建的λ噬菌体的派生载体，可以归纳成两种不同的类型：一种是插入型载体（insertion vectors），只具有一个可供外源DNA插入的克隆位点。另一种是替换型载体（rePlacement vectors），具有成对的克隆位点，在这两个位点之间的人 DNA区段可以被外源插入的 DNA片段所取代(如图5-6)。在基因克隆中的二者的用途不尽相同。插入型载体只能承受较小分子量（一般在10kb以内）的外源DNA片段的插入，广泛应用于cDNA及小片段DNA的克隆。而替换型载体则可承受较大分子量的外源DNA片段的插入，所以适用于克隆高等真核生物的染色体DNA(如图5-7)。（2）λ噬菌体载体的主要类型（i）插入型载体外源的DNA克隆到插入型的λ载体分子上，会使噬菌体的某种生物功能丧失效力，即所谓的插入失活效应。插入型的λ载体又可以分为免疫功能失活的（inactivatiort of immunityfunction）和大肠杆菌β-半乳糖苷酶失活的（inactlvatlon of E．coli β-galactosidase）两种亚型。①免疫功能失活的插入型载体：在这类插入型载体的基因组中有一段免疫区，其中带有一两种核酸内切限制酶的单切割位点。当外源DNA片段插入到这种位点上时，就会使载体所具有的合成活性阻遏物的功能遭受破坏，而不能进入溶源周期。因此，凡带有外源DNA插入的λ重组体都只能形成清晰的噬菌斑，而没有外源DNA插入的亲本噬菌体就会形成混浊的噬菌斑。②β-半乳糖苷酶失活的插入型载体：它们的基因组中含有一个大肠杆菌的lac5区段，其中编码着β半乳糖着酶基因lacZ。由这种载体感染的大肠杆菌lac-指示菌，涂布在补加有IPTG和Xgal的培养基平板上，会形成蓝色的噬菌斑。如果外源DNA插入到lac5区段上，阻断了β-半乳糖着酶基因lacZ的编码序列，不能合成β-半乳糖昔酶，只能形成无色的噬菌斑。（ii）替换型载体替换型载体又叫做取代型载体（substitution vector），是一类在λ噬菌体基础上改建的、在其中央部分有一个可以被外源插入的DNA分子所取代的DNA片段的克隆载体。λNM781便是其中的一个代表。在这个替换型载体中，可取代的EcoRI片段，编码有一个supE基因（大肠杆菌突变体tRNA基因）,由于这种λNM781噬菌体的感染，寄主细胞lacZ基因的琥珀突变更被抑制了，能在乳糖麦康基氏（MacConkey）琼脂培养基上产生出红色的噬菌斑，或是在Xgal琼脂培养基上产生出蓝色的噬菌斑。如果这个具有supE基因的EcoRI片段被外源DNA取代了，那么所形成的重组体噬菌体，在上述这两种指示培养基上都只能产生出无色的噬菌斑。用替换型载体克隆外源DNA包括三个步骤：第一，应用适当的核酸内切限制酶消化λ载体，除去基因组中可取代的DNA区段。第二，将上述所得的人 DNA臂同外源DNA片段连接。第三，对重组体的λDN A分子进行包装和增殖，以得到有感染性的λ重组噬菌体。三．λ重组体DNA分子的体装（1）λ重组体DNA分子的转染作用用λ重组体DNA分子直接感染大肠杆菌，使之侵入寄主细胞内。这种由寄主细胞捕获裸露的噬菌体DNA的过程叫做转染（transfection），它有别于以噬菌体颗粒为媒介的转导（kransduction）。λDNA的转染作用，是一种低效的过程。即便是使用未经任何基因操作处理的新鲜制备的λ DNA，其典型的转染效率（即每微克λDNA转染产生的噬菌斑数目），也仅为 105～106之间。体外连接的结果，转染效率便下降到了104～103左右。（2）λDNA的体装λDNA的体装作用，在离体条件下，将重组体DNA包入噬菌体等病毒颗粒中的过程，以形成有功能的病毒载体。根据体外互补作用研究发现，λ噬菌体的头部和尾部的装配是分开进行的。头部基因发生了突变的噬菌体只能形成尾部，而尾部基因发生了突变的噬菌体则只能形成头部。将这两种不同突变型的噬菌体的提取物混合起来，便能够在体外装配成有生物活性的噬菌体颗粒。这就是噬菌体体装所依据的基本原理。（图5-8）（3）λ噬菌体DNA的包装限制问题λ噬菌体头部外壳蛋白质容纳DNA的能力是有一定限度的。上限不得超过其正常野生型DNA总量的5％左右，而低限又不得少于正常野生型DNA总量的75％。按野生型λDNA分子长度为 48kb计算，λ噬菌体的包装上限是 51kb。编码必要基因的DNA区段占28kb，因此λ载体克隆外源DNA的理论极限值应是23kb。

得，我回答你的追问哈用内切酶切割的DNA，就是第一步提取的全基因组。我多嘴几句：你的标题问的是基因文库。这涉及到构建某细胞的全基因组文库的问题，当构建文库完成后，可以根据目的基因的特性，进行提取。构建E.coli全基因组文库：对E.coli进行提取基因组DNA，然后用酶切，用适当的载体对酶切产物随机整合，然后将整合后的重组载体，转化入宿主细胞。（一般没个宿主细胞只能吸收一个重组载体，这是细胞的特性。）然后根据所需目的基因的转录翻译产物进行鉴定，筛选出阳性克隆，然后进行提取载体，再用之前的酶切，电泳分离目的基因片段。回答完毕。有问题，发邮件，留言均可。

基因重组 是基因的重新组合，可发生在减一后期，四分体时期，以及基因工程导入基因。重组DNA 是DNA，就是通过基因工程技术接上了新基因的DNA重组质粒 是质粒，是接上了目的基因的质粒。基因重组是理论名字，重组质粒是基因工程技术的中间物，是载体。重组DNA 是结果。

很难从概念上去严格区分。个人认为可以从是否含有目的基因这一点上去区别，表达载体一般指的是空载体，而重组质粒指的是插入目的基因后的重组载体。

1、质粒中标记基因的作用是有利于对目的基因是否导入进行检测。2、重组质粒上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

你好我能回答你的问题、基因工程中的重组质粒如果导入到植物细胞内，首先是重组质粒，还是植物细胞。所以有DNA存在的地方就是导入的地方,DNA存在于细胞核，线粒体，叶绿体、、、但是重组质粒的导入要使细胞表达，所以重组质粒导入到细胞核中了。对于这个问题书上有明确的解释，你可以查阅课本。希望我的回答能让你满意！希望你能采纳！谢谢！

1，目的基因的获取：通过各种手段（基因文库，化学合成，PCR技术等）获取胰岛素基因2，基因表达载体的构建：一般采用质粒，用同一种限制酶切割质粒和切取目的基因（胰岛素基因）使产生相同的粘性末端，将切取的胰岛素基因片段插到质粒的切口处，再用DNA连接酶使质粒和胰岛素基因结合成重组质粒3，将重组质粒导入受体细胞（如大肠杆菌，用感受态细胞法即Ca+处理）4，检测与鉴定

大肠杆菌产生胰岛素并进行批量生产的原理是运用到了现代生物技术的转基因技术，它是先将人胰岛素基因从人的染色体上分离出来，插入从细菌细胞中提取出来的质粒(一种小圆环状DNA)中，再将这个合并起来的、带有胰岛素基因的质粒，转移入大肠杆菌的细胞中，随后该胰岛素基因会指导大肠杆菌细胞产生胰岛素，人类即可将这些胰岛素提取并收集出来，用于治疗糖尿病病人。 那么如何利用大肠杆菌生产胰岛素 呢？下面从基因工程角度说一下。 1.提取目的基因: 既从人的DNA中提取胰岛素基因,可使用限制性内切酶将目的基因从原DNA中分离. 2.提取质粒: 使用细胞工程,培养大肠杆菌,从大肠杆菌的细胞质中提取质粒,质粒为环状. 3.基因重组: 取出目的基因与质粒,先利用同种限制性内切酶将质粒切开,再使用DNA连接酶将目的基因与质粒"缝合",形成一个能表达出胰岛素的DNA质粒. 4.将质粒送回大肠杆菌: 再大肠杆菌的培养液中加入含有Ca+的物质,如CaCl2,这使细胞会吸收外源基因.此时将重组的质粒也放入培养液中,大肠杆菌便会将重组质粒吸收. 5.胰岛素的产生: 再大肠杆菌内,质粒通过表达转录与翻译后,便产生出胰岛素蛋白质.通过大肠杆菌的大量繁衍,便可大量生产出胰岛素!

（1）过程①是基因表达载体的构建，需要使用限制酶和DNA连接酶，基因表达载体上含有目的基因、启动子、终止子和标记基因． （2）氨苄青霉素抗性基因使受体细胞具有抵抗氨苄青霉素的特性，因此，可以用含有氨苄青霉素的培养基来培养棉花细胞，在该培养基上能生长的细胞即含有重组质粒． （3）将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法． （4）过程③④分别是脱分化和再分化，属于植物组织培养的两个步骤，植物组织培养所利用的原理是植物细胞的全能性． 故答案为： （1）限制酶和DNA连接酶 启动子和终止子 （2）将棉花细胞接种在含有氨苄青霉素的（完全）培养基上，在该培养基上能生长的棉花细胞即含有重组质粒 （3）农杆菌转化法 对棉花植株做抗虫的接种实验 （4）植物组织培养 植物细胞的全能性

重组DNA 重组质粒是利用了基因重组原理。基因重组还包括了减数分裂第一阶段末期同源染色体分开，非同源染色体自由组合，这里是一个基因重组；还有就是受精也是基因重组。还有一个就是DNA 重组质粒，这也算是基因重组！

是质粒在细菌中复制扩增所必需的元件.

分子水平上，用人工的方法提取（或者合成）不同的生物的遗传物质，在体外切割拼接和重新组合，然后通过不同方法把重组的DNA分子引入受体细胞，使外源DNA在受体细胞进行复制与表达，按人的需要生产不同的产物或定向地创造生物的新性状，并使之稳定的遗传给下一代。 主要过程：提取目的基因——切割——拼接——繁殖——表达。

重组质粒主要是DNA，不含蛋白质。只有有核小体结构的（真核生物中），才是由DNA和蛋白质组成。

蓝白斑筛选的原理 分类:生物科学蓝白斑筛选是重组子筛选的一种方法： 是根据载体的遗传特征筛选重组子，如α-互补、抗生素基因等。现在使用的许多载体都带有一个大肠杆菌的DNA的短区段，其中有β-半乳糖苷酶基因（lacZ）的调控序列和前146个氨基酸的编码信息。在这个编码区中插入了一个多克隆位点（MCS），它并不破坏读框，但可使少数几个氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影响功能，这种载体适用于可编码β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主细胞。因此，宿主和质粒编码的片段虽都没有酶活性，但它们同时存在时，可形成具有酶学活性的蛋白质。这样，lacZ基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补，称为α-互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂IPTG的作用下，在生色底物X-Gal存在时产生蓝色菌落，因而易于识别。然而，当外源DNA插入到质粒的多克隆位点后，几乎不可避免地导致无α-互补能力的氨基端片段，使得带有重组质粒的细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选，又称为蓝白斑筛选。如用蓝白斑筛选则经连接产物转化的钙化菌平板37℃温箱倒置培养12-16hr后，有重组质粒的细菌形成白色菌落。还有一个是应用抗生素抗性原理。质粒载体一般都带有抗生素抗性基因，当其携带目的基因转化入宿主细菌时，使宿主也带有抗生素的抗性。置于含抗生素的培养基中培养，能够生长的就是含重组子的细菌。

限制酶I的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制酶II的识别序列和切点是-↓GATC-，可知限制酶II能够识别和切割限制酶I切割后的黏性末端．据题图可知，目的基因两端分别是限制酶I的识别序列和切点是-G↓GATCC-和限制酶II的识别序列和切点是-↓GATC-，只有用限制酶II才能将目的基因切割下来．质粒有GeneI和GeneⅡ表示两种标记基因，分别有限制酶II的识别序列和限制酶I的识别序列；如果用限制酶II切割，则GeneI 和GeneⅡ都被破坏，造成重组质粒无标记基因；用限制酶I切割，则破坏GeneⅡ，保留GeneI，其黏性末端和切割目的基因所在DNA的黏性末端相同，可以连接形成重组DNA．故选：D．

目前人工合成基因的方法主要有两条.一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模版,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合成双链DNA,从而获得所需要的基因. 另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的信使RNA序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的基因的核苷酸序列,再通过化学方法,以单核苷酸为原料合成目的基因.如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得.

在大肠杆菌等细菌中以质粒形式存在，分为严谨型和松弛型两种，严谨型质粒随细胞染色体复制而复制，松弛型质粒在染色体复制停止后可以继续进行自我复制。分子生物学实验在真核细胞中导入重组质粒通常分为随机插入和定向打靶，随机插入是将质粒上的基因信息随机插入整合到宿主染色体组上，表达情况未知，是否能够稳定遗传未知；定向打靶是通过目的基因两端特异性序列将目的基因定向插入到染色体已知位置，能够随宿主细胞染色体组稳定遗传。有什么问题可以追问。

一种是和普通质粒一样游离存在于受体细胞的细胞质内另外一种是插入受体细胞基因组，以前病毒形式存在。

目的基因与一定的质粒载体结合,是为了对目的基因的进一步研究.单独的外源目的基因不能在生物体内表达,必须借助载体上的其他基因序列使其可能在生物体内起作用. 质粒载体有很多类型：高拷贝数的质粒,低拷贝数的质粒,表达型质粒等.

目的基因就是含有我要的那个DNA片段，当然还有其它无关片段，与质粒重组的后叫重组质粒。限制性内切酶不可能就刚好切出需要基因，少切了会破坏需要基因，多切了倒可以，只要有需要基因就能表达出相应产品。

将人的胰岛素基因送到大肠杆菌细胞中，使得大肠杆菌自身可以合成胰岛素。科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆菌的细胞里指挥着大肠杆菌生产出了人的胰岛素。随着大肠杆菌的繁殖，胰岛素基因也一代代的传了下去，后代的大肠杆菌也能生产胰岛素。这种带上了人工给予的新的遗传性状的细菌，被称为基因工程菌。带有人的胰岛素基因的基因工程菌放到大型的发酵罐里，给它提供合适的条件和营养物质，进行人工培养，可以大量繁殖，生产出大量的人胰岛素。大肠杆菌就成为生产胰岛素的“活工厂”。1981年人胰岛素基因产品已投入市场，解决了胰岛素药源不足的问题。扩展资料进行基因工程的方法流程为：1、提取目的基因获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒 抗细菌）基因，种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。2、目的基因与运载体结合基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为运载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个缺口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再加入适量DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。如人的胰岛素基因就是通过这种方法与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子（也叫重组质粒）。3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。目的基因的片段与运载体在生物体外连接形成重组DNA分子后，下一步是将重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增。基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌，枯草杆菌，土壤农杆菌，酵母菌和动植物细胞等。4、目的基因的检测和表达目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。参考资料来源：百度百科-基因工程菌

你这题不是难，而是说不清。所以没人来答。基本原理肯定是碱基互补配对，就是说，先用限制性酶把环形质粒切两刀，切去一个片段，再把你的片段连进去就行了。具体操作时，也得用同种限制酶切目的基因片段，这样，它就能连进质粒中，形成完整环形质粒了。至于为什么要用同种限制性酶，是因为：同种酶切出来的豁口才能很好地匹配。

质粒上存在好几个基因，有你的目的基因和标记基因。一般都是标记基因都是有的，目的是为了筛选含有你的目标质粒的菌。标记基因一般都是抗性基因，用相应的抗生素去筛选。

引物相当于质粒、噬菌体的基因等基因载体，用于将目的基因一同带入细胞内。同载体限制酶全称限制性核酸内切酶，用于剪切特定的碱基对序列。目的基因即想要得到的性状对应的基因。重组质粒即载体基因与目的基因结合后形成的。PCR技术是模拟体内DNA的天然复制过程，在体外扩增DNA分子的一种分子生物学技术，主要用于扩增位于两段已知序列之间的DNA区段。

显微注射只是一种技术手段不决定你要注射什么东西。我们还可以注射整个细胞核呢。。。是否导入质粒，要看你的实验原理和目的了，如果直接导入目的基因可达到你目的就不要用质粒，毕竟外源质粒进入细胞对细胞带来负担。但一般只导入基因片段是很难使其稳定存在于细胞内（会被降解掉）并重组进入染色体的，都得借用质粒（重组质粒）进行。

质粒存在细菌和真菌里，当提到取质粒基因用DNA剪切酶作用后得到的DNA序列段再与目的基因与DNA黏合酶作用下得到目的质粒基因，培养后植入发酵菌细胞中。发酵后就可以提取产物。质粒上原有的基因也会表达，重组后的基因也会表达,目的蛋白和原有质粒基因蛋白、目的基因质粒基因蛋白。三者混合在一起，要进行筛选（筛选方法自然很多）得到目的蛋白质。

为什么不可以？你的疑问在哪里？基因和质粒其实都是DNA，相同的化学本质，只是序列不同所以叫法不同而已。不同DNA可以通过其他人所说方法连接成一条更长的DNA分子，所以目的基因和质粒自然也可以重组成一条更长的DNA。质粒是环状的，所以要先切开，再将线性的目的基因连上去，再重新连接成一个环状的分子，即更大的质粒。质粒的特点是可以在细菌里面自我复制，方便后续的对目的基因的操作。

（1）质粒上含有两个SmaⅠ限制酶的切割位点，所以用SmaⅠ限制酶处理图甲所示的质粒会得到2个DNA片段；图乙所示的外源DNA含有一个AluⅠ限制酶的切割位点，所以用AluⅠ处理外源DNA会形成两个黏性末端，增加2个游离的磷酸基团．（2）外源DNA含有四个酶切位点，即SmaⅠ、AluⅠ、PstⅠ和HindⅢ酶，其中AluⅠ酶的切割位点位于目的基因上，所以不能用此酶切割；用SmaⅠ酶切割会将质粒上两个标记基因均破坏，所以不能用SmaⅠ酶切割；应选用 PstⅠ和HindⅢ酶同时酶切质粒和含目的基因的外源DNA，这样可以避免目的基因和质粒在酶切后产生的片段发生自身环化或任意连接，也便于筛选需要．如果是用PCR技术扩增目的基因，设计引物是关键，但在扩增时退火温度一般为55～60℃，对于（A+T）%＞50%，一般用55℃；（A+T）%≤50%时一般用60℃，原因是G与C之间是三个氢键，所以C和G比例越高，DNA越稳定．（3）用 PstⅠ和HindⅢ酶同时酶切质粒，会破坏氨苄青霉素抗性基因，但没有破坏四环素抗性基因，所以导入重组质粒的大肠杆菌能抗四环素，但不能抗癌变青霉素．为了筛选获得含有重组质粒的大肠杆菌，首先将经转化处理过的大肠杆菌接种在含四环素的培养基中，然后用影印法将该培养基上的菌落按原来的方向印在含氯霉素培养基上，以筛选获得含重组质粒的细菌．在含四环素培养基中能生长繁殖，而在含氯霉素培养基中不能生长繁殖的是导入了重组质粒的大肠杆菌．（4）因为大肠杆菌细胞内缺乏内质网与高尔基体，不能对多肽链进行折叠、组装与修饰，所以在上述导入了重组质粒的大肠杆菌菌株中，目的基因正常转录形成了mRNA，但其所控制合成的蛋白质却并不具有生物活性．故答案为：（1）2　2　（2）PstⅠ和HindⅢ酶　G与C（之间是三个氢键）比例越高越稳定（3）四环素　氯霉素　重组质粒（或目的基因）　（4）大肠杆菌细胞内缺乏内质网与高尔基体（或大肠杆菌缺乏生物膜系统），不能对多肽链进行折叠、组装与修饰

猪的全基因组包含约30亿个碱基对，和人的基因组大小接近。染色体数为38条。

基因组（Genome） 指的是细胞内全套染色体及其所携带的全部基因，包括基因序列和基因间序列。 C值（C Value） ：在每一种生物中其单倍体基因组的DNA总量。 C值悖论（C Value Paradox） ：生物的C值并不与生物复杂程度（或进化上所处地位）相关。 G值悖论（G Value Paradox） ：基因组中全部基因的数目与物种的复杂程度同样没有明显的相关性。 病毒基因组 ：大小从几kb到几百kb不等；基因组的结构形式多样；通过多种方法在较小的基因组容量内提高携带遗传信息的效率，比如基因组内非编码序列所占比例极少，含有大量的重叠基因；基因组内存在操纵子结构。 原核细胞基因组特点 ：闭合的环状双链DNA分子，包括类核和质粒，但质粒是染色体外DNA，不是细菌存活所必需的；多数基因是单拷贝基因，两条DNA链都可以编码基因，非编码序列的比例很低，重叠基因比例显著减少；含有少量重复序列，也含有一些特殊的DNA结构元件；基因的组织顺序和染色体复制方向有关，存在大量操纵子结构。 线粒体基因组特点 ：裸露的环形DNA分子；主要编码少量rRNA、tRNA和部分呼吸链组分蛋白质；其大小和生物的复杂程度无关；线粒体DNA是多拷贝的，在胞质分裂的过程中不同的线粒体DNA随机分配给子细胞。 叶绿体基因组特点 ：闭合环状DNA，有多个拷贝，且拷贝数可变；基因组大小多数为几百kb大小；编码的基因数较多，包括tRNA基因、rRNA基因、RNA聚合酶基因、核糖体蛋白编码基因、光合作用相关蛋白组分的编码基因，且含有大量内含子序列；含有两端数十kb大小的反向重复区（IR区），将环状DNA分子分隔成大单拷贝区（LSC区）和小单拷贝区（SSC区）。 遗传冗余（Genetic Redundancy） 是真核基因组区别于原核基因组的显著特征。 23对染色体，3.2Gb序列；GC含量偏低，仅占38%，且不同染色体的不同区段上GC含量也不相同；共20687个蛋白质编码基因，平均含有9个外显子，长度27kb，但不同基因间的差异极大；基因在染色体上不均匀分布；少见重叠基因和多顺反子转录单位；除去编码基因，非编码序列占人类基因组的98.5%，远远高于其他任何一种生物。 蛋白质编码基因分类：酶10.28%，核酸酶7.5%，信号传导12.2%，转录因子6.0%，信号分子1.2%，受体分子5.3%，选择性调节分子3.2%。 基因座（Locus） ：基因在染色体上所处的位置，每个特定的基因在染色体上都有其特定的座位。 基因簇（Gene Cluster） ：一些基因序列和功能高度一致的基因分布在染色体的相同位置，紧密连锁，构成基因簇。 基因家族（Gene Family） ：人类基因组中的一些基因，它们的全部或部分序列高度同源，能够编码保守的蛋白质结构域或者氨基酸基序，这些基因构成了一个基因家族。 基因超家族（Gene Superfamily） ：一些基因之间的序列同源性低，基因产物没有保守的蛋白质功能域或者氨基酸基序，但是功能相关，且具有相同的特征结构，这类基因的进化亲缘关系较远，构成基因超家族。 假基因（Pseudogene） ：又称 拟基因 ，与基因组中有功能的基因具有相似的序列，但失去蛋白质编码功能或不能正常转录表达的DNA序列。 常规假基因（Classical/Convential Pseudogene） ：在基因组进化过程中功能基因复制后发生突变产生的失活产物。 加工假基因（Processed Pseudogene） ：功能基因的mRNA转录产物反转录为cDNA后再次插入基因组，形成一个新的基因拷贝，又称为 反转座假基因（Retropseudogene） 。 非编码RNA（non-Coding RNA，ncRNA） ：不具有蛋白质编码功能的RNA。ncRNA的编码基因有的位于蛋白质编码基因的内部（如内含子），有的位于蛋白质编码基因的相关序列（如假基因），还有的位于基因间的非编码序列。 包括：rRNA、tRNA、snRNA（内含子剪接）、snoRNA（rRNA加工）、miRNA（转录后调控）、siRNA（转录后调控）、piRNA（转座调控，精子发生）、lncRNA（转录及翻译后调控、表观遗传修饰） 约占75%，其中绝大部分为重复序列。 分类： 低度重复序列（2-10个拷贝）、中度重复序列（10-10 5个拷贝）、高度重复序列（10 6个拷贝）。 串联重复序列 ：核心重复序列头尾相连串联在染色体上，包括：大卫星DNA、卫星DNA、小卫星DNA、微卫星DNA 散在重复序列 ：主要是转座元件，包括：以RNA为中介的转座序列和DNA转座子化石。 以RNA为中介的转座序列包括 短散在核序列（Short Interspersed Nuclear Element，SINE） 、 长散在核序列（Long Interspersed Nuclear Element，LINE） 、 具有长末端重复序列的LTR元件（Retrovirus-like Element） ，又称 反转录病毒类似元件 。 大片段基因组倍增（Segmental Duplis，SDs） ，又称 低拷贝重复（Low-copy Repeats） ，指的是一段1-200kb的基因组大片段从基因组中某个特定位置转移到另一个或多个位置形成多个拷贝的现象。SDs的不同拷贝之间的序列相似度高，易造成染色体的同源重组。 以上内容参考中国大学MOOC网站复旦大学遗传学。

1.不是最多的，从基因组的大小和基因的数量上看，人类基因组都不是最多的，人类基因组的一些转录后、翻译后的修饰是非常普遍，并且类型繁多，这些因素也是决定了人类的功能的； 2.人类基因组，又称人类基因体，是指人的基因组，由23对染色体组成，其中包括22对体染色体、1条X染色体和1条Y染色体； 3.人类基因组含有约31.6亿个DNA碱基对，碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以胸腺嘧啶，腺嘌呤，胞嘧啶和鸟嘌呤四种碱基排列成碱基序列； 4.其中A与T之间由两个氢键连接，鸟嘌呤与胞嘧啶之间由三个氢键连接，碱基对的排列在DNA中也只能是胸腺嘧啶对腺嘌呤，胞嘧啶对鸟嘌呤；5.全世界的生物学与医学界在人类基因组计划中，调查人类基因组中的真染色质基因序列，发现人类的基因数量比原先预期的少得多，其中的外显子，也就是能够制造蛋白质的编码序列，只占总长度的约百分之一点五。

去NCBI（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/）上输入你的细菌名字，然后search就出来新页面，如果你的细菌基因组已登录NCBI，那你就会在这个新页面找到它，单击打开它，就会看到它的基因组核苷酸序列。

基因组大小也称为C值,是指生物体的单倍体基因组所含DNA总量。详见：http://scichi.com/new/Article/357.html

黑麦（ Secale cereale , 2n = 2x = 14, RR）属于禾本科小麦族黑麦属，虽然与普通小麦（ Triticum aestivum ，Ta；2n=6x=42；AABBDD）和大麦（ Hordeum vulgare ，Hv）有亲缘关系， 但黑麦具有独特的农艺性状和基因组特性。黑麦1RS染色体臂携带的抗病基因通过远缘杂交转入小麦基因组，为小麦生产中白粉病和条锈病的防治做出了巨大贡献。此外，黑麦也可以与普通小麦远缘杂交，染色体加倍后，人工合成八倍体小黑麦，具有比黑麦更高的生物量和产量。因此，黑麦是许多国家重要的粮食和饲料作物，也是全球小麦和小黑麦改良的重要遗传资源。 威宁黑麦是我国的 栽培黑麦早抽穗优良品种，具有抗白粉病和条锈病的能力 。为了解析黑麦优良性状的遗传和分子基础，促进黑麦及相关作物的基因组和育种研究，作者对威宁黑麦进行了基因组测序和分析。 基因组： 基因注释转录组测序： 正常或胁迫（冷或干旱）条件下栽培的植物中的叶、茎、根和穗样品，以及在开花10、20、30、40天后收获的发育中的样品, 采用Illumina及Pacbio平台进行RNA-seq及Iso-Seq； 遗传图谱QTL : 295份威宁黑麦×荆州黑麦杂交的F2代样品，采用SLAF-seq进行标记开发； 抽穗基因表达 : 威宁黑麦和荆州黑麦样品，播种后4、7和10天采集叶片样品，每个时间点使用3个生物重复，使用Illumina平台进行测序； 选择进化分析 ： 已发表的101份家养黑麦和野生黑麦品种材料的公共数据，包括81份 S. cereala 、5份 S. vavilovii 、11份 S. strictum 和4份 S. sylvestre 。 流式预估黑麦基因组大小约为7.86 Gb，结合PacBio、Illumina、Hi-C、遗传图谱、BioNano光学图谱等技术进行基因组组装。最终组装 7.74 Gb 基因组（为预估基因组大小的98.47%），scaffold N50 为1.04 Gb，并将93.67%的序列挂载至 7条 染色体上（图1）。黑麦中每条染色体基因组大小均在 1G左右 （2R、3R、4R、6R、7R（~1Gb）；1R（0.94097 Gb）、5R（0.99891 Gb) ），比乌拉尔图小麦（ T. urartu ；Tu；AA型）、节节麦（ Aegilops tauschii ；Aet；DD型）、野生二粒小麦（ T. turgidum ssp. dicoccoides ；WEW；AABB型）、普通小麦（Ta）和大麦（Hv）等复杂的麦类中的 单条染色体基因组均要大 。超大的基因组及染色体，对黑麦基因组组装，特别是染色体挂载带来了巨大的挑战。 将组装结果与两个冬季黑麦品种（Lo7和Lo225）构建的染色体连锁图相比，威宁黑麦1R至7R物理图具有较高的一致性。在先前报道的Lo7的pyro-sequencing reads中97.45%可以定位到威宁基因组，平均序列同源性为97.71%，平均序列覆盖率为97.27%。 LAI值为 18.42 ，远高于先前发表的小麦和大麦基因组的LAI值。BUSCO评估结果为 96.74% 。并注释了 86,991 个蛋白编码基因。尽管黑麦基因组非常复杂，通过以上评估结果说明，本次研究构建了一个高质量的威宁黑麦基因组。 威宁黑麦基因组中 90.31% 被注释为转座子（TE），共包含537个家族的2,671,941个成员，这些TE的含量明显比普通小麦 (84.70%), 乌拉尔图小麦 (81.42%), 节节麦 (84.40%), 野生二粒小麦 (82.20%)以及大麦 (80.80%)更高。其中长末端重复反转录转座子（ LTR-RTs ）是主要的转座子，在注释的TEs中占 84.49% 。 与乌拉尔图小麦、节节麦及大麦的LTR-RTs进行比较发现 ： （1） Gypsy 是威宁黑麦基因组扩张的主要原因之一(Fig. 2a)，并且有3个LTR-RT家族（ Daniela , Sumaya , Sumana ）在威宁黑麦中特异扩张，其中 Daniela 的占比最高 (Fig. 2b)。 （2）威宁黑麦中完整的LTR-RTs插入时间存在独特的 双峰 分布(Fig. 2c)，最近一个扩增峰出现在50万年前，另一个出现在1.7 百万年（MYA）左右（与大麦相同） (Fig. 2c)。 （3）这种双峰分布模式由 Gypsy RTs 的扩增主导 (Fig. 2d)。 通过比较威宁黑麦、乌拉尔图小麦、节节麦、普通小麦（亚基因组TaA、TaB和TaD）、大麦、水稻Os（ Oryza sativa ssp. japonica）、二穗短柄草Bd（ Brachypodium distachyon ）、玉米Zm（ Zea mays ）、高粱Sb（ Sorghum bicolor ）、谷子Si（ Setaria italica ）基因组，共找到2517个单拷贝同源基因。 通过对单拷贝基因组构建进化树和计算分化时间发现，在大麦和小麦分化后（15MYA）黑麦和二倍体小麦发生了分化（9.6 MYA） (Fig. 3a)。 作者以水稻为祖先参考基因组，研究了威宁黑麦的染色体进化 。威宁黑麦与水稻共鉴定出23个大的共线性区，包含10949对同源基因，可推断出祖先染色体片段在1R到7R之间的排列（图3b）： （1）3R来源于一条古老的染色体AGK1/Os1，该染色体的一段易位到6RL； （2）1R和2R分别由两条祖先染色体组成，1R与AGK10/Os10嵌套插入AGK5/Os5有关，2R与AGK7/Os7嵌套插入AGK4/Os4有关； （3）4R, 5R, 6R,7R是通过复杂易位从至少三条祖先染色体上获得的（图3b）。 在威宁黑麦基因组与普通小麦3个亚基因组的比较中，1R、2R和3R分别与小麦1、2和3组染色体完全共线。在4R中发现与4A/4B/4D、7A/7B/7D或6A/6B/6D部分共线性的三个区域。5R与5A完全共线，与5B、5D部分共线是由于易位的4B或4D片段在5BL或5DL的长臂融合（图3c）。在6R中，观察到3个区域与6A/6B/6D、3A/3B/3D或7A/7B/7D部分共线。这些数据将有助于黑麦在禾本科比较基因组学研究以及黑麦与普通小麦杂交研究中的应用。 作者在威宁黑麦中检测到4217个单拷贝基因、23753个 分散重复基因 (DDGs) 、6659个 近端重复基因 (PDGs) 、7077个 串联重复基因(TDGs) 和1866个 片段重复基因 。转座重复基因（TrDGs）由TE活性诱导的，它们是DDGs的主要组成部分。作者以大麦为参考，在威宁黑麦中鉴定出10357个TrDG，远远大于以相同方式计算的乌拉尔图小麦（7145）和节节麦（7351）中TrDG的数量（图4b）。威宁黑麦所特有的TrDG（5926）也比乌拉尔图小麦（3513）和节节麦（3327）所特有的TrDG更多（图4b）。 接下来作者研究了黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中的基因复制。研究发现 这些重复类型在黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中普遍存在，并且不同的 SBRG 的复制基因之间往往表现出表达差异，说明不同类型的基因复制可以丰富黑麦基因在重要生物过程中的遗传多样性 （图4c），这些黑麦 SBRGs 的新变化可能为调控植物淀粉生物合成和性质提供新的酶活性，因此解析全套黑麦 SBRGs 有利于提高黑麦的产量潜力和营养品质。 与小麦和大麦相似，黑麦在胚乳组织中积累了丰富的储存蛋白SSPs。作者利用威宁基因组组装技术对黑麦SSP基因座进行了分析。 在威宁黑麦中未发现小麦低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GSs）或大麦B-hordein的同源序列（图5b）， 表明在黑麦进化过程中携带这些基因的染色体片段缺失 ，这可能是1BL1RS易位系小麦品种中，品质受影响的主要原因。 并且在威宁黑麦基因组中未发现α-醇溶蛋白基因， 这说明小麦及其近缘种的α-醇溶蛋白（α-gliadin）基因可能在小麦和黑麦分化之后进化产生的。 这些SSP分析结果阐明了黑麦碱基因座的结构和组成，这将有助于进一步研究黑麦、小黑麦和小麦的加工和营养品质。 作者利用iTAK预测了威宁黑麦和其他8种禾本科植物的TF基因 ，在注释的65个转录因子基因家族中，威宁黑麦有28个家族成员增加，其中AP2/ERF TF基因家族成员增加幅度较大。威宁黑麦的 抗病相关基因（DRA ）数量（1989）比乌拉尔图小麦（1621）、节节麦（1758）、大麦（1508）、二穗短柄草（1178）、水稻（1575）以及普通小麦的A（1836）、B（1728）和D（1888）亚基因组多。 鉴于AP2/ERF TFs和DRA基因在植物对非生物逆境和生物逆境的反应中的重要作用，上述发现可能有助于黑麦和相关作物的有效遗传研究和分子改良。 在长日照条件下，威宁黑麦比荆州黑麦提前抽穗10-12天（图6a），这与威宁黑麦茎尖分生组织发育更快有关（图6b）。在威宁黑麦基因组中，注释到在长日照条件下高表达的两个开花位点（FT）基因 ScFT1 （ScWN4R01G446100）和 ScFT2 （ScWN3R01G192500）。播种后7天和10天， ScFT1 和 ScFT2 在威宁黑麦中的表达水平显著高于荆州黑麦（图6c），且ScFT蛋白在黑麦中积累到相对较高水平，而荆州黑麦中几乎没有（图6d）。检测到的ScFT蛋白的大小（~29 kDa）比预测出的ScFT1和ScFT2的分子量大（~19 kDa）（图6d），表明ScFT蛋白具有潜在的翻译后修饰。用高效检测磷蛋白的磷酸标记SDS-PAGE分析表明，威宁黑麦中ScFT确实发生了翻译后磷酸化修饰。 作者突变了ScFT2磷酸化相关的两个残基（S76和T132），并为ScFT2构建了一系列去磷模拟位点（S76A、T132A和S76A/T132A）和磷模拟位点（S76D、T132D和S76D/T132D）。当使用马铃薯X病毒载体在烟草中进行外源表达时，ScFT2和去磷双突变体ScFT2 S76A/T132A 相对于游离GFP（对照）和其他ScFT2突变体，表现出持续促进烟草生长（图6e）。与GFP相比，ScFT2和三个去磷突变体（ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 及ScFT2 S76A/T132A ）的异位表达提高了开花植株的百分比，ScFT2 S76A/T132A 尤其明显，但在表达三个拟磷突变体（ScFT2 S76D , ScFT2 T132D , or ScFT2 S76D/T132D ）中没有观察到这种促进作用（图6f）。免疫印迹分析表明，ScFT2、ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 和ScFT2 S76A/T132A 在烟草植株中的积累量相当高，但ScFT2 S76D 、ScFT2 T132D 和ScFT2 S76D/T132D 在烟草植株中的积累量却很低（图6g）。因此，保守的S76和T132残基的改变影响了ScFT2控制植物开花的功能，这与ScFT2蛋白稳定性的改变有关。本研究首次发现FT磷酸化对开花时间控制的影响，为更全面地探索FT蛋白控制植物开花的分子和生化机制提供了新的途径。 作者进一步研究了光周期 Photoperiod （ Ppd ）基因的表达，该基因在长日照条件下正调控FT的表达。在威宁和荆州黑麦的转录组分析中发现了一个表达 Ppd 的基因 ScPpd1 （ScWN2R01G043000）。该基因在威宁黑麦内的表达非常早，在播种2 天后达到表达高峰；而荆州黑麦在播种4天后才达到高峰（图6h）。根据 ScPpd1 对黑麦抽穗期的调控作用，研究者利用威宁×荆州F2代群体，检测到与前期研究一致的三个主效抽穗期QTL（ Hd2R、Hd5R 和 Hd6R ）。 对驯化基因的分析可以促进对作物性状的理解和改良，但在黑麦中这类基因的分子分析方面进展甚微。作者通过全基因组选择清除分析，利用在栽培黑麦和瓦维洛夫黑麦（ S. vavilovii ）之间鉴定的123647个SNPs，挖掘黑麦驯化相关染色体区域和基因座。DRI、 F ST 、XP-CLR分析中，共同识别到11个选择信号（图7a-c）。通过与水稻和大麦的共线性比较，发现了一些可能的选择清除位点，包括已在水稻或大麦中已被功能分析的 ScBC1 、 ScBtr 、 ScGW2 、 ScMOC1 、 ScID1 和 ScWx 的同源基因（图7a-c）。 检测到的 ScID1 基因座包含一对具有相同编码序列的 ScID1 同源序列（ScWN6R01G057200和ScWN6R01G057300，下称 ScID1.1 和 ScID1.2 ）（图7d）。ScID1.1和ScID1.2蛋白与玉米ID1（63.19%）和水稻RID1（65.34%）具有很强的同源性，这两个蛋白在玉米和水稻中都被发现调控着从营养体向花发育的转换。 ScID1.1 和 ScID1.2 在威宁黑麦幼叶中的表达水平高于荆州黑麦（图7e）。在威宁×荆州分离的F2群体中， ScID1 JZ/JZ 纯合植株的平均抽穗期显著晚于 ScID1 JZ/WN 或 ScID1 WN/WN 个体（图7f），这与荆州黑麦相对于威宁黑麦的晚花表型相一致（图6a）。以上结果表明 ScID1 可能参与了抽穗期的调控，并可能通过黑麦驯化进行选择，使作物成熟度得到适当的调整，以更好地适应生长环境。 总结 本研究对我国栽培的优良品种威宁黑麦进行了基因组测序，基因组组装大小为7.74 Gb，其中93.67%被挂载到7条染色体上，重复序列占总基因组的90.31%。并基于高质量基因组揭示了全基因组基因复制及其对淀粉生物合成基因的影响，解析了复杂储存蛋白基因座位点、早抽穗性状的基因表达特征以及黑麦中与驯化相关的染色体区域和基因座。本次研究结果对黑麦的基因组特性及其农艺性状调控基因有了新的认识，获得了对进一步研究黑麦驯化遗传基础可能有用的染色体区域和基因座。威宁黑麦基因组组装对于破解黑麦基因组生物学，深化比较谷类基因组学研究，加速黑麦及相关谷类作物的遗传改良具有重要价值。 A high-quality genome assembly highlights rye genomic characteristics and agronomically important genes https://mp.weixin.qq.com/s/xl2NsMrbn59nrbfSdD-kCg

转自： https://mp.weixin.qq.com/s/FEurcs-XGTS2TWGaVRmyrQ 近日，洛阳师范学院植物多样性保护课题组联合菲沙基因在国际主流期刊 Molecular Ecology Resources （IF=7.09，中科院一区）上发表了题为“ The chromosome-scale genome assembly,annotation and evolution of Rhododendron henanense subsp. lingbaoense ”的研究论文。该研究通过PacBio+Hi-C技术首次构建了我国特有杜鹃种-灵宝杜鹃的高质量参考基因组，随后基于比较基因组分析揭示了灵宝杜鹃与其它杜鹃间的共线性，同时也初步揭示了灵宝杜鹃逆境适应性的分子机制，从而为灵宝杜鹃的种质资源保护与进化研究提供了新见解。 杜鹃花具有较高的观赏、园艺与药用价值，近期也有大量关于杜鹃花属的基因组与转录组研究报道，这些报道对于杜鹃花属基因家族的进化和广泛的表型可塑性研究具有重要意义。但到目前为止，我国特有杜鹃种-灵宝杜鹃的基因组尚未有报道，这限制了对其遗传资源、环境适应性及分子进化的研究，因此构建灵宝杜鹃基因组具有重要理论意义。 材料 ：灵宝杜鹃（ Rhododendron henanense subsp. lingbaoense） 测序策略 ：PacBio（220×）+Hi-C（100×）+Illumina（90×） 通过Survey分析，预估灵宝杜鹃基因组大小为654.12Mb，杂合为0.72%。随后研究者利用高深度的PacBio测序和Hi-C辅助组装，构建了高质量的染色体水平灵宝杜鹃基因组，其基因组大小为 622.72Mb，Contig N50=2.54Mb，Scaffold N50=50.18Mb 。接着，研究者通过多种方法证实了基因组组装的完整性与准确性，三代数据的比对率为97.85%，BUSCO评估基因组完整性为97%，二代数据检测基因组单碱基错误率仅为0.0003%；且与已发表的其它杜鹃属物种相比，本研究组装的基因组完整性和准确性都是最好的。 结合从头注释、同源注释和全长转录组注释，研究者在灵宝杜鹃种鉴定到 31098 个蛋白编码基因，平均每个基因的长度为 6393.37 bp ，其中88.77%的基因都可以得到功能注释。灵宝杜鹃基因组中65.76%的序列都是重复序列，其中LTR的含量最高。此外，研究者在灵宝杜鹃中还鉴定到 2251个rRNAs、448个tRNAs、488个snRNAs 以及94个miRNAs。 研究者选取14个近缘物种用于灵宝杜鹃的比较基因组分析，共鉴定到15483个基因家族，其中168个是灵宝杜鹃特有的基因家族。系统进化树分析表明， 杜鹃属内的亲缘关系较为密切 ，其分化时间大致在12.3 ~ 19.9百万年前，而猕猴桃、山茶属与杜鹃属的分化时间大致在64.6~73.8百万年前。 共线性分析表明，马缨杜鹃（ Rhododendron delavayi ）、圆叶杜鹃（ Rhododendron williamsianum ）、杜鹃（ Rhododendron simsii ）与灵宝杜鹃间的共线性非常好，且以单染色体与单染色体间的共线性为主，但不同杜鹃的基因组间也存在染色体重排事件。通过WGD分析，检测到杜鹃属和山茶属有一个相似的WGD峰（Ks值在0.637到0.715），结合分子时钟，研究者确定了杜鹃属植物先发生一次WGD事件（79.2百万年前），而后与近缘种山茶属产生了分化。基因扩增收缩分析表明，灵宝杜鹃中有2257个基因家族发生了扩张， 扩张基因显著富集在与对水杨酸的响应、细胞对酸化学的响应、防御反应的调节、应激反应的调节相关的通路中，这证实了灵宝杜鹃对逆境有着极强的抗性；收缩的基因则显著富集在与萜合酶活性、碳氧裂解酶活性和ADP结合相关的通路中。 之前研究表明， MYB的同源基因调控植物发育、花朵颜色和胁迫反应中发挥重要作用 ，研究者随后鉴定了灵宝杜鹃中MYB基因家族的变化。结果表明，灵宝杜鹃中存在110个MYB的同源基因，在13条染色体上都有分布，其MYB基因的数目要小于棉花、油菜等物种，且灵宝杜鹃中部分MYB基因存在串联重复事件。此外，基于MYB基因构建的系统进化树表明，灵宝杜鹃的MYB基因与拟南芥中的MYB基因属于不同的分类。这些结果将有助于后续MYB基因的功能验证工作。 总 结 本研究通过PacBio和Hi-C技术构建了染色体水平的灵宝杜鹃基因组，在此基础上通过与其它杜鹃植物及近缘植物进行比较分析，阐述了灵宝杜鹃的基因组进化、WGD事件、与逆境适应性相关基因的扩张与分类，从而为灵宝杜鹃种质资源保护、新品种选育及遗传进化研究提供了新见解。

基因组DNA会在你抽提过程中发生断裂,形成几十至几百kb的大片段.如果你跑的是比较浓的胶的话,无法区分不同大小的DNA,所以看起来像是一条带.你可以配点0.6%的胶加lamda hindIII marker跑长时间看看.

生姜(Zingiber officinale)是一种极具价值的食药两用园艺作物， 既为传统中药的重要成分，又是重要的调味料 ，在我国有悠久的栽培历史。中国生姜栽培面积、产量和出口量均居全球第一位。长江中上游生姜总面积226万亩，占全国49.7%，是推动乡村振兴的优选产业。姜具有多年生宿根，根茎肉质、肥厚，内含多种营养成分，它除了含有蛋白质、碳水化合物、多种维生素和矿物质外，还含有姜辣素、姜油、姜醇等生物活性物质，具有调味、抗癌、抗真菌、抗炎症、抗氧化和抗血小板聚集等用途，是香料家族和药用植物家族的重要成员。姜辣素是生姜特有的呈味物质，也是生姜多种功能活性的主要功能因子，在调味品、化妆品和医疗保健等领域具有广阔的应用前景。尽管姜在世界范围内有显著的经济价值，但由于其有性繁殖困难，基因组庞大、杂合度高，相关的分子生物学和遗传选育工作一直停滞不前。此外，长久以来生姜基因组信息的缺乏，限制了我们对 合成调控机理的理解，导致生姜分子育种发展缓慢。 近日，Horticulture Research背靠背在线发表了两个不同品种生姜基因组数据，分别是平顶山学院植物遗传育种研究组与北京林业大学等单位合作的题为 《Haplotype-resolved genome assembly and allelespecific gene expression of cultivated ginger》 的研究论文，以及重庆文理学院与西南大学等单位合作的题为 《Haplotype-resolved genome of diploid ginger (Zingiberofficinale) and its unique gingerol biosynthetic pathway》 的研究论文。 ☆☆☆ 平顶山学院植物遗传育种研究组等单位的研究解析了我国重要的传统生姜品种单倍型基因组序列，揭示了单倍型基因组间差异，推断了姜高度不育的基因组基础，初步澄清了姜酚（姜辣素）生物合成通路，为后续的功能研究和分子设计育种奠定了重要基础。 该研究以全国首个国家农产品地理标志登记保护的生姜品种 张良姜 为研究对象。据记载，自汉代起“张良姜”已有2000多年的种植历史，现保存在河南省平顶山市鲁山县张良镇。此品种有“姜中之王”美称，具有色泽深黄、辛辣芳香、气浓味长、质实丝多、百煮不烂、久贮不腐等优良特性。 该研究利用先进的长读长测序技术， 解析了“张良姜”单倍型基因组序列；检测了两个单倍型基因组间的遗传差异，以此推断出与姜高度配子败育率相关的结构变异区；揭示出两套基因组间等位基因表达差异可能与基因顺式调控区、编码区序列差异、转座子的临近效应以及选择压有关；利用基因共表达网络分析，初步解析了姜酚（姜辣素）生物合成相关的基因调控机制。 ☆☆☆ 重庆文理学院等单位的研究破解了西南地区主栽品种 竹根姜 的基因组，利用短读长(369.51 Gb)，长读长PacBio(285.81 Gb)及Hi-C(563.16 Gb)策略组装出竹根姜 两套单倍型高质量基因组 ，单倍型的基因组大小分别为1.53 Gb (contig N50: 4.68 M)和1.51 Gb (contig N50：5.28 M)，98.11%的序列锚定到22条染色体（图1）。PacBio 读长在2个单倍型的overlap分别为 97.95%和98.1%，显示了分型的准确性。 两套单倍型的Ka/Ks分析揭示生姜驯化历史过程中经历了相似的选择压力。通过等位基因分析，总共55,635个基因（占所有基因的72%）在两个单倍型中具有同源性。生姜17,226对等位基因中，11.9%在转录水平表现出染色体偏好性（图2）。该研究发现生姜基因组杂合度3.6%，是目前已报道杂合度最高的植物基因组。重复序列高，其中长末端片段重复(long terminal repeats，LTRs)占61.06%，可能是导致其基因组大、杂合度高的主要原因，同时也是生姜基因组进化的主要驱动力。生姜等位基因在两套单倍型中没有展现出表达差异，17,226对等位基因中有2055对(11.9%)在转录水平表现出染色体偏好性。 通过整合基因组、转录组和代谢组数据进行整合分析，该研究构建了生姜特有成分姜辣素的合成通路，筛选出12个参与姜辣素合成的关键酶家族（PAL, C4H, 4CL, CST, C3′H, C3OMT, CCOMT, CSE, PKS,AOR, DHN, 和DHT），鉴定出38个可能调控姜辣素合成的重要转录因子家族，并绘制出姜辣素合成的分子调控网络（图3）。 作者简介 Haplotype-resolved genome assembly and allelespecific gene expression of cultivated ginger 平顶山学院程世平副教授、北京林业大学博士生贾凯华（现山东省农业科学院工作）、博士生刘辉和张仁纲博士（源宜(山东)基因科技股份有限公司）为共同第一作者。通讯作者是北京林业大学毛建丰副教授和比利时根特大学教授、比利时皇家科学院院士Yves Van de Peer。平顶山市农业科学院马爱锄博士、于从文研究员也参与了该项研究。该工作还包含来自瑞典于默奥大学、加拿大拉瓦尔大学、不列颠哥伦比亚大学、根特大学、比勒陀利亚大学和南京农业大学等单位的合作者。该研究得到河南省科技攻关以及平顶山学院高层次人才启动基金等项目的资助。 Haplotype-resolvedgenome of diploid ginger (ingeiber officinale) and its unique gingerolbiosynthetic pathway 该工作由重庆文理学院牵头，联合长江大学、西南大学和华大基因共同完成。李洪雷教授、吴林副教授、董照明副教授、姜玉松教授和姜三杰博士为论文的共同第一作者，刘奕清教授、夏庆友教授、简建波博士和邹勇副教授为论文的共同通讯作者。济南市第二农科院李承勇研究员、李庆芝高级工程师等参与了该研究。该研究得到了重庆文理学院生姜基因组重大专项、重庆市自然科学基金等项目的支持。 文章链接： Haplotype-resolved genome assembly and allelespecific gene expression of cultivated ginger https://www.nature.com/articles/s41438-021-00599-8 Haplotype-resolved genome of diploid ginger (Zingiberofficinale) and its unique gingerol biosynthetic pathway https://www.nature.com/articles/s41438-021-00627-7

Mycoheterotrophs （真菌异养型植物）：植物和真菌的共生大概开始于450百万年前。真菌异养是一种特殊的植物-真菌共生类型，植物从共生真菌获得固定碳和其他营养物质，而非光合作用。兰花最具特殊的地方是种子萌发和营养吸收依赖于真菌，例如通过于真菌形成根瘤。99%的兰花在幼年阶段从真菌伙伴获得碳营养，而成年后自养。另一小部分兰花由于缺乏achlorophyllous，是专性真菌异养。 天麻（Gastrodia elata） 基因组大小为1.06Gb，是专性的真菌异养型植物，包含18，969个蛋白编码基因。很多在植物中保守的基因从天麻基因组中删除了，包括大部分参与光合作用的基因。大量基因家族扩张证明了适应真菌异养生活方式。扩张的基因家族包括糖苷水解酶，尿素酶，ATPases等。作者还发现天麻叶绿体基因组比一般植物基因组小，而天麻线粒体基因组是至今最大的一个。 天麻（兰花科）是一种传统中药，属于专性真菌异养型植物。在其生活史中，至少存在两种真菌异养，种子萌发期是Mycena（小菇属），植物生长期是Armillaria mellea（蜜环菌）。为了获取营养，它和蜜环菌生活关联起来，并在36个月的生活史中，80%的时间都是作为块茎在地下生活。天麻可以帮助我们理解真菌异养型植物的基因组特点，因此，作者组装出了天麻的参考基因组，为理解植物-真菌关联的进化基础。 Kmer评估基因组为1.18Gb，基因组组装出3779条scaffold，scaffold N50为 4.9 Mb，contig N50为68.9 kb。Chloroplast genome为35,326 bp，Mitochorial genome为1,340,105 bp。Trinity组装出80,646条转录本，其中94.41%的转录本被认为是完整的（转录本的90%区域能被比对到同一条连续的scaffold上）。CEGMA评估为96.37%（239/248，保守的真核核心基因）。 TEs在基因组中占比66.18%，其中Class I (retrotransposons)和Class II (DNA transposons) TEs分别在基因组中占比55.94%和4.38%。天麻和桃红蝴蝶兰（Phalaenopsis equestris）LTR活动类似，而铁皮石斛（Dendrobium officinale）LTR呈现出最近爆发的活动。预测出天麻基因组中有18,969个蛋白编码基因，其中81.6%可被功能注释。天麻转录组分析揭示了在5个生长时期有10,548个差异表达基因，这些差异表达的基因聚成个不同的组，代表天麻的特定生长阶段。 比较兰科植物天麻，桃红蝴蝶兰，铁皮石斛，表明它们的分歧时间约67百万年。在天麻基因组中有两个古老的全基因组复制事件（WGD event）。该事件也在桃红蝴蝶兰和铁皮石斛的基因组中发现，表明事件发生在3种兰科物种分化之前。较老的WGD在大多数单子叶植物中都存在，而最近的WGD事件可能存在于现存的兰花植物中，并可能导致兰花植物的分化。 桃红蝴蝶兰，铁皮石斛分别由29,431，28,910个蛋白彪马基因，而天麻只有18,969个蛋白编码基因，是迄今为止观测到的被子植物最小的蛋白质组。与桃红蝴蝶兰，铁皮石斛相比，有功能注释的基因在天麻基因组中全局减少，同时还发现几个pfam 结构域家族在天麻基因组中显著性减小，与14个被子植物相比，天麻有最小数目的基因家族。一些基因和基因家族数量很少，表明在天麻基因组中被淘汰，并且许多其余的基因家族已经收缩。基因家族收缩分析表明与另两个兰科植物相比，天麻有3586个基因家族收缩。BUSCO分析表明195 (20.4%)个高保守的基因在天麻基因组中丢失。 假基因化和基因组重排是天麻丢失基因的原因。与桃红蝴蝶兰，铁皮石斛相比分别876， 1080个基因出现假基因化，全基因组比对发现487个基因由于局部重排而丢失。基因组中数据减少的基因是与植物抗性相关的基因。 天麻不进行光合作用，富集“叶绿体”，“质体“注释的基因在基因组中具有代表性的丢失 天麻线粒体有430个基因家族，1532个基因。GO分析表明这些基因参与一些代谢过程。 探究天麻基因组中扩张的基因家族对与真菌微生物关联的影响，发现单子叶甘露聚糖结合凝集素抗真菌蛋白家族(GAFP)在天麻基因组中包含20个基因，而桃红蝴蝶兰，铁皮石斛中分卸只有3个和10个。GAFP蛋白被证明在体外抑制子囊菌和担子菌真菌植物病原体的生长。80%的GAFP 基因表现出在原球茎，年轻块茎中，这两个生长阶段是天麻与真菌建立稳定共生之前。 ~

植物质体基因组进化正好是我课题的一部分，这里简要讨论一下植物线粒体基因组的特点，成因和后果。植物线粒体基因组的主要特点是：基因组大小和结构变异巨大，基因却极度保守；基因分布非常稀疏，含有大量非编码序列；存在大量的RNA编辑。大部分动物的环状线粒体基因组的大小约15-17kb，且结构相对保守，基因排列紧凑，这些特点都跟植物叶绿体基因组相仿，植物的叶绿体基因组大小在100-200kb之间。然而植物线粒体基因组却跟前两者有着迥然不同的特性，其大小一般在200-750kb之间。有些植物如黄瓜，其线粒体基因组竟然达到了1556kb之大。而且这种基因组大小的差异即便是在近缘物种之间都可以是非常巨大的。如在蝇子草属（Silene）中，夜花蝇子草（S.noctiflora）的线粒体基因组大小为6.728kb，而叉枝条蝇子草（S.latifolia）的线粒体基因组则有253kb之大。两者为同属植物，后者的线粒体基因组大小竟然达到了前者的30多倍。而即便在同一物种中，其线粒体基因组的差异也非常显著。如在白玉草（S.vulgaris）中，任何不同种群两两之间只有约一半的线粒体基因组序列是相同的（Sloanetal,2012）。虽然植物的线粒体基因组非常庞大，但其上的编码基因却并不多，排列得非常稀疏。植物的叶绿体基因组上有约100个基因，但比叶绿体基因组大的拟南芥线粒体基因组上，却只有约50多个基因，而人的线粒体基因组上有37个基因。拟南芥的线粒体基因数量不到人的两倍，其基因组大小却是后者的22倍。也就是说，植物线粒体基因组中，大部分都是非编码序列，这些序列占到了整个拟南芥线粒体基因组的60%以上。这些非编码序列由重复片段、由叶绿体基因组和和基因组转移而来的序列，甚至是基因水平转移获得的其它物种的序列构成。如最古老的被子植物互叶梅（Amborellatrichopoda）的线粒体基因组中，就有大量来自苔藓、绿藻和其它被子植物的序列片段（Rice,2013）。植物线粒体基因组结构变异巨大，线粒体基因却极度保守，是植物三套基因组中最保守，演化速率最慢的。黄瓜如此庞大的线粒体基因组上，却只比拟南芥多了四个基因。正是由于植物线粒体基因非常保守，区分度不足，所以一般不选作系统学研究的分子标记。这跟动物正好相反，动物的线粒体基因演化速率较快，所以在动物系统学研究中，它们是最常用的分子标记。那么是什么导致植物线粒体基因组如此庞大，涌入了如此多的非编码序列呢？又是什么导致在这样疯狂变异的基因组中，线粒体基因本身却能独善其身，处变不惊，稳如泰山呢？目前我们是用发生在线粒体非编码区和编码区的两套不同的DNA修复机制来解释的。

因为X染色体和Y染色体上的基因不同，所以20+X+Y才是一个物种的完整基因组。这道题的答案先不告诉你，请仔细思考，如不明白请追问。哪里不明白请追问，满意请采纳，希望对你有帮助。

科研人员采用新一代测序技术对CHO-K1细胞系进行测序、组装，其基因组大小约为2.45Gb；后结合转录组测序数据，在CHO-K1基因组中共预测了2.4万多个基因，并进一步对预测的基因进行了功能注释。

问题一：全基因组测序的技术路线 提取基因组DNA，然后随机打断，电泳回收所需长度的DNA片段（0.2~5Kb），加上接头, 进行基因簇cluster制备或电子扩增E-PCR，最后利用Paired-End（Solexa）或者Mate-Pair（SOLiD）的方法对插入片段进行测序。然后对测得的序列组装成Contig，通过Paired-End的距离可进一步组装成Scaffold，进而可组装成染色体等。组装效果与测序深度与覆盖度、测序质量等有关。常用的组装有：SOAPdenovo、Trimity、Abyss等。 问题二：个人全基因组重测序需花费多少钱? 人类基因组大小3G， 重测序一般需要测定至少20x以上的数据（数据乘数高的话对于信息分析是有海的），也就是说一般需要测定60G的数据，如果1G按照5000元算的话，需要30万元。 不过要看你的目的，现在illumina推出的my-seq测1个人的好像只需要几万。 问题三：什么是基因组测序技术 自1998年美国塞莱拉遗传公司组建以来，人类基因组研究开始由两部分科学家同时展开，分别是由公共经费支持的人类基因组工程和美国塞莱拉遗传公司。在研究过程中，他们也分别采用了两种不同的测序和分析的方法。塞莱拉公司的核心分析方法被称为霰弹法，人类基因组工程则采用了克隆法。 所谓霰弹法，其实是一种高度计算机化的方法，它先把基因组随机分成已知长度（2000个碱基对、1万个碱基对、5万个碱基对）的片段，然后用数学算法将这些片段组装成毗邻的大段并确定它们在基因组上的正确位置。 塞莱拉公司的科学家先用霰弹法测序DNA，并将整个基因组覆盖8次，然后用两个数学公式将人类基因组序列多次组装起来，确定出基因中的转录单元，预测出60%的已识别基因的分子功能。最后研究人员将人类基因组信息与此前已完成的果蝇和线虫的基因组序列进行比较，从而找出了三者共有的核心功能。 而人类基因组工程采用的克隆法则通过先复制更大段的人类基因序列，然后将它们绘制到基因组的适当区域进行研究。这种方法需要研究人员在早期把较多的时间和精力放到克隆和绘制草图上。 两个研究组将所得数据进行对比，经人类基因组工程的科学家、《科学》和《自然》杂志高级指导编辑评估，表明塞莱拉公司的基因组分析与人类基因组工程的分析结果虽然存在一些差异，但大部分地方都有极高的吻合度。 塞莱拉公司测定的序列覆盖了95%以上的人类基因组，其中约85%的人类基因组存在于按照正确顺序排列、至少包含50万个碱基对的片段中。这一序列为人类至少拥有2.6383万个控制合成蛋白质的基因提供了有力的证据，也为另外1.2731万个假设基因的存在提供了较弱的证据 问题四：RNA测序与整个基因组测序相比有什么优势? RNA测序也就是所谓的RNA-seq，通常指的是转录组测序，只测细胞中的转录本。只有基因组中被转录出来的那部分能测到。通常用于寻找差异表达基因以及发现新基因。而基因组测序是整个基因组都测，不管转录不转录，通常用于基因组组装，重测序进行基因分型等。 这是根本不同的两个东西，一个是测转录组，一个是测基因组，它们的不同就是转录组和基因组的不同。至于优势，根据自己的目的来判断吧。 欢迎追问。 问题五：个人基因组测序有哪些意义 理论上说，知道了序列，就可以确定这个人的基因，从而能够知道这个人的表型特征，或者对那些病是易感的，以后有可能得什么病，以及对将来对孩子的遗传等等… 但目前来说，个人的全基因组还没有什么用，因为现在我们对基因组中序列的信息了解的还太少，如SNP相关疾病，多基因遗传病等。在科研上全基因组测序，可以为我们提供数据库，以便分析相关的特征。 随着代号为AK1的韩国人的测序成功,目前世界上只有5个人进行了，全基因组测序，另外四个是：一名非洲优鲁巴人、基因研究的先驱詹姆斯u30fb沃森、克里格u30fb文特和一名代号为YH的中国人。 问题六：基因组测序的测序深度一般是多少 基因组测序的测序深度一般是10X。 测序深度是指测序得到的总碱基数与待测基因组大小的比值。假设一个基因大小为2M，测序深度为10X，那么获得的总数据量为20M。 基因测序是一种新型基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理，如癌症或白血病，运动天赋，酒量等。

怎样构建基因组文库.基因文库的大小如何确定基因文库技术分离目的基因 所谓文库(1ibrary)是指一种全体的集合.基因文库(gene library)则是指某一生物类型全部基因的集合.这种集合是以重组体形式出现.某生物DNA片段群体与载体分子重组,重组后转化宿主细胞,

基因组学的目的是对一个生物体所有基因进行集体表征和量化，并研究它们之间的相互关系及对生物体的影响 。基因组学还包括基因组测序和分析，通过使用高通量 DNA测序 和生物信息学来组装和分析整个基因组的功能和结构。基因组学同时也研究基因组内的一些现象如上位性（一个基因对另一个基因的影响）、多效性（一个基因影响多个性状）、杂种优势（杂交活力）以及基因组内基因座和等位基因之间的相互作用等。 功能基因组学 是分子生物学的一个领域，它试图利用基因组项目（如基因组测序项目）产生的大量数据来描述基因（和蛋白质）的功能和相互作用 。功能基因组学侧重于基因转录、翻译和蛋白质-蛋白质相互作用的动态变化，与基因组提供的DNA序列或结构等静态信息截然相反。功能基因组学试图从基因、RNA转录本和蛋白质产品三个水平上回答有关DNA功能的问题。功能基因组学研究的一个关键特征是它们对这些问题的全基因组方法，通常涉及高通量方法，而不是传统的“个案基因”方法。 基因组学的一个主要分支仍然关注于对各种生物体基因组的测序，但全基因组的知识为 功能基因组学 关注各种条件下 基因表达 的模式创造了可能。涉及到的最重要的工具是芯片技术和生物信息学 。 试图描述由给定基因组编码的每个蛋白质的三维结构 。这种基于基因组的方法允许通过实验和建模相结合方法高通量进行蛋白结构鉴定。结构基因组学与传统结构预测的主要区别在于，结构基因组学试图确定基因组编码的每一种蛋白质的结构，而不是专注于一种特定的蛋白质。随着全基因组序列的公开，通过实验和建模相结合的方法可以更快完成 蛋白质结构预测 ，特别是由于大量测序基因组和以前解析蛋白质结构的公开，使得科学家可以根据已有同源物的结构对蛋白质结构进行建模。 结构基因组学 涉及到大量的结构鉴定方法，包括利用基因组序列的试验方法、基于已知同源蛋白质的序列或结构同源性基础上的建模方法、或基于没有任何已知结构同源性蛋白质的化学和物理特性的建模方法。与传统的结构生物学相反，结构基因组学来确定的 蛋白质结构 常常（但并不总是）先于对其功能的了解。这对结构生物信息学提出了新的挑战，比如要从蛋白质的三维结构中确定其功能。 表观基因组学 是研究表观基因组，即生物体中所有表观修饰的遗传物质的学科 。 表观遗传修饰 是对细胞DNA或组蛋白的可逆修饰，在不改变DNA序列的情况下影响 基因表达 。两个最具特征的表观遗传修饰是 DNA甲基化 和组蛋白修饰。表观遗传修饰在基因表达和调控中起着重要作用，并参与许多细胞过程，如分化/发育和肿瘤发生。直到最近，通过基因组高通量分析，才可能在全基因组范围研究 表观遗传学 宏基因组学 是研究直接从环境样品中提取的遗传物质的元基因组的学科 。宏基因组学也称为环境基因组学、 生态基因组学 或群落基因组学。传统的微生物学和微生物基因组测序依赖于培养的克隆培养物，而早期的环境基因测序克隆了特定的基因（通常是16S rRNA基因），从而获得自然群体的多样性。这些工作表明，绝大多数微生物的多样性被基于菌落培养的方法所遗漏。宏基因组使用“散弹枪”测序或大规模平行 焦磷酸测序 ，可以无偏好地获得样本群体中所有微生物成员的基因信息。由于宏基因组学能够揭示此前被隐藏的 微生物多样性 ，它为观察微生物世界提供了一个强有力的工具，其结果有可能彻底改变对整个生命世界的认知。 基因组学在许多领域包括医学、生物技术、人类学和其他社会科学等得到了应用。 新一代基因组技术使临床医生和生物医学研究人员能够大幅增加从大规模研究群体中收集的基因组数据量。当结合新的信息学方法将多种数据与基因组数据进行集成后，研究人员就能够更好地理解 药物反应 和疾病的遗传基础 。例如，All of Us 研究计划旨在收集100万参与者的基因组序列数据，并成为精准医学研究平台的重要组成部分。 基因组知识的增长使得 合成生物学 的应用越来越复杂。2010年，克雷格·文特尔研究所的研究人员宣布，成功部分合成了一种细菌-来源于 生殖支原体 基因组的合成支原体。 自然资源保护主义者可以利用基因组测序收集到的信息，更好地评估物种保护的关键遗传因素，如种群的 遗传多样性 ，或个体是否为隐性遗传疾病的携带者。通过使用基因组数据来评估进化过程的影响，并检测特定种群的变异模式，自然资源保护主义者可以制定计划，在不像标准遗传学方法那样留下许多未知变量的情况下，帮助特定物种。基因组大小是一个拷贝的单倍体基因组中DNA碱基对的总数。 基因组大小与 原核生物 和低等 真核生物 的形态复杂性呈正相关 。然而，在软体动物和上述所有其它高等真核生物之后，这种相关性已不再存在 ，主要是因为重复DNA的缘故。 生物体所有细胞都源自同一个单细胞，因此它们应该具有相同的基因组。但是，在某些情况下，细胞间会出现差异。细胞分裂期间的 DNA复制 和环境诱变剂的作用都可导致体细胞发生 突变 。在某些情况下，这种突变会导致癌症，因为它们会导致细胞更快地分裂并侵入周围组织。 在减数分裂期间， 二倍体细胞 分裂两次以产生单倍体生殖细胞。在此过程中，重组导致遗传物质从 同源染色体 重新洗牌，因此每个配子具有独特的基因组。

一、构成不同基因表达载体：构成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因。重组质粒：构成包括目的基因片段、质粒、酶。二、对象不同基因表达载体：基因表达载体的对象通常是活细胞。重组质粒：重组质粒的对象通常是细菌。三、原理不同基因表达载体：将不同来源的基因在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞。重组质粒：用限制性内切酶切割质粒DNA和目的DNA片段, 在体外使两者相连接, 得到重组质粒。扩展资料一、基因表达载体分为两大类：1、病毒载体病毒载体主要包括慢病毒、腺病毒、逆转录病毒、腺相关病毒等。2、非病毒载体非病毒载体主要包括裸露DNA、脂质体、纳米载体等。二、基因表达载体的过程过程包括：过表达质粒选择、目的基因获取、引物设计、过表达质粒构建。在进行基因过表达过程中，可以选择不同的过表达载体。过表达载体与克隆载体比较而言，加入一些与表达调控有关的元件即成为表达载体。参考资料来源：百度百科-基因表达载体百度百科-重组质粒

先用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒，露出相对应的粘性末端，再用DNA连接酶使两者的粘性末端结合形成重组质粒。质粒是目的基因的运载体，在用鸟枪法或人工合成法提取目的基因后，用限制性内切酶将质粒切开，使目的基因与切开的质粒具有相同的粘性末端。它们的碱基恰好配对，氢键自动结合，再用DNA连接酶将切口补上，重组质粒就形成了。扩展资料有两种情况可使杂交后代出现新的基因组合的个体（重组体）：（1）非连锁基因的自由组合。例如纯合的非糯红米水稻品种与糯性白米水稻品种杂交，子二代有四种类型的植株，其中非糯红米和糯性白米的植株分别与两亲本的性状相同，称为亲本组合；另有非糯白米和糯性红米两种植株则是两亲本所没有的重新组合，即重组体。（2）连锁基因的交换。例如，已知玉米种子的有色对无色为显性，饱满对凹陷为显性，用纯种有色饱满玉米与无色凹陷玉米杂交，子一代种子均为有色饱满，以F1与双隐性（无色凹陷）亲本回交，结果也出现四种类型，其中有色饱满和无色凹陷为亲本组合，约占96%；有色凹陷和无色饱满为新组合（重组体），约占4%，后者就是同源染色体的非姊妹染色单体上部分基因发生了交换的结果。

基因重组是基因的重新组合，可发生在减一后期，四分体时期，以及基因工程导入基因。重组dna是dna，就是通过基因工程技术接上了新基因的dna重组质粒是质粒，是接上了目的基因的质粒。基因重组是理论名字，重组质粒是基因工程技术的中间物，是载体。重组dna是结果。