Characterization of a homogeneous taxonomic group of marine magnetotactic cocci within a low tide zone in the China Sea

Magnetotactic bacteria are a heterologous group of motile prokaryotes, ubiquitous in aquatic habitats and cosmopolitan in distribution. Here, we studied the diversity of magnetotactic bacteria in a seawater pond within an intertidal zone at Huiquan Bay in the China Sea. The pond is composed of a permanently submerged part and a low tide subregion. The magnetotactic bacteria collected from the permanently submerged part display diversity in morphology and taxonomy. In contrast, we found a virtually homogenous population of ovoid-coccoid magnetotactic bacteria in the low tide subregion of the pond. They were bilophotrichously flagellated and exhibited polar magnetotactic behaviour. Almost all cells contained two chains of magnetosomes composed of magnetite crystals. Intriguingly, the combination of restriction fragment length polymorphism analysis (RFLP) and sequencing of cloned 16S rDNA genes from the low tide subregion samples as well as fluorescence in situ hybridization (FISH) revealed the presence of a homogenous population. Moreover, phylogenetic analysis indicated that the Qingdao Huiquan low tide magnetotactic bacteria belong to a new genus affiliated with the alpha-subclass of Proteobacteria. This finding suggests the adaptation of the magnetotactic bacterial population to the marine tide.

Chromosomal rearrangement in Pectinidae revealed by rRNA loci and implications for bivalve evolution

Karyotype and chromosomal localization of major (18-5.8-28S) and minor (5S) ribosomal RNA genes were studied in two species of Pectinidae, zhikong (Chlamys farreri) and bay (Argopecten irradians irradians) scallops. using fluorescence in situ hybridization (FISH). C. farreri had a haploid number of 19 with a karyotype of 3m + 4sm + 7sm-st + 4st + 1st-t, and A. i. irradians had a haploid number of 16 with a karyotype of 5st + 11t. In C. farreri, the major and minor rRNA genes had one locus each and were mapped to the same chromosome-Chromosome 5. In A. i. irradians, the major rRNA genes had two loci, located on Chromosomes 4 and 8, and the 5S rRNA gene was found at a third chromosome-Chromosome 10. Results of this and other studies indicate that karyotype of A. i. irradians (n = 16, 21 arms) is secondary and derived from an ancestral karyotype similar to that of C. farreri (n = 19, 38 arms) through considerable chromosomal loss and rearrangements. The ability to tolerate significant chromosomal loss suggests that the modal karyotype of Pectinidae and possibly other bivalves with a haploid number of 19 is likely tetraploid; i.e., at least one genome duplication has occurred during the evolution of Bivalvia.

Chromosomal mapping of the major ribosomal RNA genes in the dwarf surfclam (Mulinia lateralis Say)

Chromosomal location of the major ribosomal RNA genes (rRNA) were studied in the dwarf surfclam (Mulinia lateralis, Say) using fluorescence in situ hybridization (FISH). FISH probes for the rRNA genes were made by polymerase chain reaction (PCR), labeled with digoxigenin-11-dUTP and detected with fluorescein-labeled antidigoxigenin antibodies. Mulinia lateralis had a diploid number of 38 chromosomes and all chromosomes were telocentric. FISH with the rRNA probe produced positive and consistent signals on two pairs of chromosomes: Chromosome 15 with a relative length of 4.6% and Chromosome 19, the shortest chromosome. Both loci were telomeric. The rRNA location provides the first physical landmark of the M. lateralis genome.

木根麦冬rRNA基因进化的研究

木根麦冬（Ophiopogon xylorrhizus Wang et Dai）属于铃兰科（Convallariaceae）或广义百合科（Liliaceae s.l.）沿阶草族（Ophiopogoneae）沿阶草属（Ophiopogon Ker-Gawl.），属于典型的濒危植物。前人已从细胞学、种群生态学、生殖生物学和遗传结构与多样性等方面对木根麦冬进行了研究，但在分子进化和分子细胞遗传学水平上的研究近为空白。本文运用染色体的荧光原位杂交(FISH)、PCR扩增和克隆、DNA测序、系统发育重建等方法，对18S rDNA作了染色体原位定位，研究了木根麦冬的Ss rRNA基因结构特点，并重建了该基因的系统发育树，探讨了5S rRNA多基因家族的分子进化模式和木根麦冬的濒危机制。主要结果如下： 1．对木根麦冬三个居群七个个体、及其最近姐妹种林生麦冬（Ophiopogon svlvicola Wang et Tang）一个个体的5S rRNA基因进行了PCR扩增和TA克隆，在两个种中共得到1085个具有插入片段的阳性克隆。 2．对木根麦冬三个居群六个个体的294个SS rRNA基因克隆，及林生麦冬一个个体的45个克隆，总计339个克隆进行了DNA序列测定，这是目前已完成的最大的单个物种的5S rRNA数据。结果表明：两个种的序列高度多样化，在339个拷贝中仅仅有13对(3.8%)是相同的，序列长度变化在307bp-548bp之间，长度变异主要发生在间隔区，单个碱基的插入和缺失(indel)频率很高，5bp以上片段的插入，缺失有11个，插入的序列通常是其两侧序列的重复和倒位。术根麦冬序列的分化指数（sequence differentiation index，SDI）是0.078，林生麦冬是0.032，两个物种间是0.149，木根麦冬的序列之间的分化明显大于林生麦冬。 3．以PAUP程序对339个5S rRNA基因拷贝的DNA序列（包括编码区和间隔区）作了系统发育分析，结果如下：在得到一个唯一的最俭约树中，所有木根麦冬的拷贝被聚成一支，而林生麦冬的则被聚到另一支，统计支持率(bootstrap)达到lOO%，表明这两个物种所有的的5S rRNA基因拷贝分别来自各自的一个祖先拷贝（建立者拷贝），而其共同祖先的其它拷贝则在物种形成中或之后丢失：在多基因家族中如此长期而单一的拷贝偏选( sorting)过程尚未有前人报道;由此基因系统发育树可以看出，在这两个物种形成之后，“建立者拷贝”经历了多次扩增过程而形成了一个直系的（orthologous）多基因家族。 4．在木根麦冬分支中，很少有亚分支是全部由一个居群或一个个体的拷贝组成的，不同居群、不同个体的拷贝混合在同一个亚分支中;对基因系统发育树、序列多样性和序列分化指数分析表明，5S rRNA基因家族内一致化（homogeruzation）过程很弱，不同拷贝是独立进化的，这在串联．重复的多拷贝基因家族中是不寻常的;由上述分析我们推测，在术根麦冬的进化历史上，居群间的基因交流远远比今天频繁，可能是某些外在因素在近期发生变化，导致自交和自交衰退，并进而导致濒危。 5．利用荧光原位杂交技术，成功地将18S rRNA基因定位在木根麦冬减数分裂期的染色体上，两对强信号和一对弱信号分别位于三对二价体染色体上。

松属植物rRNA基因的变异模式及其进化生物学意义

被子植物的rRNA基因已经得到深入研究。二倍体被子植物一般拥有1-4对18S-5.8S-26S rDNA位点和1-2对5S rDNA位点。作为特殊的多基因家族成员，rDNA会受均一化力 (homogenizing forces) 的作用，通过基因转换、不等交换等机制，形成基因的致同进化 (concerted evolution)。长期以来，我们一直认为动植物rDNA致同进化水平很高，各种拷贝的序列几乎完全一致，因此可以直接应用PCR测序的方法进行分子系统学研究。但是在裸子植物中由于研究资料的匮乏，使我们对裸子植物rDNA的变异模式了解甚少。松属植物作为裸子植物的最大类群，它的rDNA变异和进化有何特点、与被子植物是否相同，是这个重要类群的进化研究中目前尚未解决的问题。本文的研究内容从三个方面进行： (1)rDNA的染色体定位 目前，松属的18S-5.8S-26S rDNA的染色体定位研究只包括5种植物，其中的3种同时涉及到5S rDNA定位。这些研究结果表明，不同种存在相异的rDNA位点数目，甚至不同的个体的rDNA位点均有变化。其共同点是，18S-5.8S-26S rDNA位点数平均较被子植物多，5S rDNA除Pinus radiata外，在其它种里则与被子植物相似。这种现象是松属或裸子植物的共同特征，亦或是特例呢？有限的研究限制了对裸子植物rDNA的了解。本研究的目的之一就是研究松属植物rDNA的染色体空间分布特征，希望借此了解松属植物间的关系，比较裸子植物和被子植物rDNA在染色体组水平的差异。 (2)5S rDNA的分子进化 5S rDNA的序列水平的进化研究在松属中尚属空白。5S rDNA在染色体数目上没有显示裸子植物与被子植物的差异，是否意味着松属乃至裸子植物的5S rDNA也同被子植物一样——致同进化完全，序列高度一致呢？利用克隆测序方法对松属植物5S rDNA的研究无疑是有开创性的工作，可以探讨裸子植物的5S rDNA的进化机制和种间关系。 (3)杂种基因组研究 杂交物种的起源演化是当前生物学研究的热点，通过杂种基因组的研究，可以了解杂种的的基因组构成，组织方式和进化历史，探讨杂交事件对成种过程的影响及意义。这项研究涉及到高山松、云南松和油松。之所以采用这三种植物，因为等位酶、cpDNA和mtDNA证据证明高山松为油松和云南松的自然杂交种。但这些证据不足以反映杂种核基因组的重组特征和构成及其进化规律。我们利用rDNA-FISH、5S rDNA和基因组原位杂交分析三种松树间的基因组关系，为揭示高山松的进化机制和历史提供新的依据。 本项研究得到以下结果： 一. rDNA荧光原位杂交 (FISH) 通过对华山松和白皮松两种单维管束亚属植物及油松、云南松、高山松、马尾松和南亚松等五种双维管束亚属植物的18S rDNA与5S rDNA的荧光原位杂交，结果表明： ⑴ 裸子植物的18S rDNA位点数目明显多于二倍体被子植物。其中主要位点数目，油松有7对，高山松5对，云南松8对，马尾松10对，南亚松6对，白皮松3对，华山松10对，平均在7对;另外，部分松树还存在弱位点。无论强弱位点都有部分存在于染色体的着丝粒区，除了赤松 (Pinus densiflora)，在其它松科植物中并没有发现这种现象。究竟是基因转移的结果或该位点是18S rDNA的原始起源位置还有待确证。 ⑵ 5S rDNA位点相对变异较小，与被子植物相当。除了华山松5S rDNA有4对位点，马尾松只有1对位点外，其它松树的5S rDNA位点数目均为2对，并且在双维管束亚属植物中有一对属于弱位点。 ⑶ 两种rDNA存在不同连锁模式。双维管束亚属植物中，5S与18S rDNA连锁在同一染色体的同一臂或两条臂上。在同一染色体臂时，18S rDNA在臂的远端。单维管束亚属植物的5S与18S rDNA或连锁于同一染色体的同一臂上，或分别处于不同染色体。前一情况，5S rDNA位于臂的远端。据此可以说明两个亚属的rDNA结构在染色体组水平的很大分化。 ⑷ 松属植物的关系及高山松核型特征。由于5S与18S rDNA连锁关系的不同，可以将单维管束亚属和双维管束亚属分开。各亚属的不同物种可以依据杂交位点的多少、位置、信号强弱构成的核型图加以区分，并且构成一定的系统关系。杂交起源的高山松在染色体组上，表现出对油松和云南松两亲本不同染色体特征的分别继承与重组，并产生独有的特征。其II同源染色体之一18S rDNA位点的缺失，可能是染色体重组的痕迹。 二. 5S rDNA的序列变异与分子进化 利用分子克隆和DNA测序分析了油松、云南松、马尾松、白皮松和不同遗传背景的高山松居群的5S rRNA基因序列变异及基因进化规律，得到以下主要结果： ⑴ 5S rDNA的结构特征。双维管束亚属植物长度在658-728 bp，白皮松则为499-521 bp。长度差异体现在基因间隔区，而基因区极端保守，基本为120 bp。基因转录区内部存在着转录控制区，决定了5S rRNA的转录起始与转录效率。5S rRNA基因能够折叠成正常的二级结构，其中，相对于干区来说，环区要保守，但环E却表现出异乎寻常的变异，转换/颠换比值高达7.1，这种突变可能是假基因的产物。基因间隔区存在一定的保守单元，其中一些与转录的起始和终止调控相关，有些是裸子植物未知功能的特异保守区。 ⑵ 松属植物5S rDNA存在着基因组内与种间的异质性。基因组内的各个克隆中有超过80%的特异的，彼此不相同。整个5S rDNA分化距离为0.042 - 0.051，其中，间隔区的分化比基因区高，其速度约是基因区的3-7倍。比较种间5S rDNA序列发现：在122个克隆中，基因区只有50个特异的序列。基因组间的序列变异度与基因组内 (个体内) 没有明显差别。白皮松的间隔区与双维管束亚属松树的5S rDNA间隔区差异极大，几乎不能排序，而四种双维管束亚属植物的5S rDNA间隔区种间种内差异不大。 ⑶ 松属植物5S rDNA进化。PAUP分析建立的5S rRNA基因树显示，5S rRNA基因在基因组内是多系的 (polyphyletic)，表明成种事件以前，祖先种就已经存在序列的分化。观测到的5S rRNA基因序列变异状况，并非完全是致同进化或独立进化的单一因素造成的，而是二者的相互作用的结果。致同进化确实存在，只是速度较慢而已。 ⑷ 高山松5S rDNA 组成。高山松拥有最高的基因组内的序列多样性，高山松的5S rDNA拷贝既有亲本类型，又有重组类型，并且不同地理及遗传来源的高山松显示一定的分化趋势，有更多的拷贝来自母系亲本。 三. 基因组原位杂交 以油松和云南松总DNA作为探针，相互进行基因组原位杂交，结果显示云南松和油松的染色体组可以完全被对方探针标记，在现有基因组原位杂交的分辨率下不能将两个基因组区分开。说明云南松和油松基因组之间存在高比例的同源序列，两种松树的基因组组成十分相似。利用油松和云南松总DNA作为探针，对高山松的染色体组进行双探针基因组原位杂交。结果表明，高山松全部基因组都能与两亲本探针完全杂交，说明三者间有着异乎寻常的亲缘关系。但在PH失调影响下，高山松只有部分基因组被杂交，并且两种探针的杂交信号有轻微差异。这可能是高度重复序列优先杂交的结果。这些情况表明，高山松虽然在基因组构成上与两个亲本基本一致，但基因在染色体组的空间排布上是存在差异的，这一点可以从rDNA-FISH中证明。

Chromosomal rearrangements underlying karyotype differences between Chinese pangolin (Manis pentadactyla) and Malayan pangolin (Manis javanica) revealed by chromosome painting

The Chinese pangolin (Manis pentadactyla), a representative species of the order Pholidota, has been enlisted in the mammalian whole-genome sequencing project mainly because of its phylogenetic importance. Previous studies showed that the diploid number o

Construction, characterization and chromosomal mapping of bacterial artificial chromosome (BAC) library of Yunnan snub-nosed monkey (Rhinopithecus bieti)

We constructed a high redundancy bacterial artificial chromosome library of a seriously endangered Old World Monkey, the Yunnan snub-nosed monkey (Rhinopithecus bieti) from China. This library contains a total of 136 320 BAC clones. The average insert size of BAC clones was estimated to be 148 kb. The percentage of small inserts (50-100 kb) is 2.74%, and only 2.67% non-recombinant clones were observed. Assuming a similar genome size with closely related primate species, the Yunnan snub-nosed monkey BAC library has at least six times the genome coverage. By end sequencing of randomly selected BAC clones, we generated 201 sequence tags for the library. A total of 139 end-sequenced BAC clones were mapped onto the chromosomes of Yunnan snub-nosed monkey by fluorescence in-situ hybridization, demonstrating a high degree of synteny conservation between humans and Yunnan snub-nosed monkeys. Blast search against human genome showed a good correlation between the number of hit clones and the size of the chromosomes, an indication of unbiased chromosomal distribution of the BAC library. This library and the mapped BAC clones will serve as a valuable resource in comparative genomics studies and large-scale genome sequencing of nonhuman primates. The DNA sequence data reported in this paper were deposited in GenBank and assigned the accession number CG891489-CG891703.

Triploid origin of the gibel carp as revealed by 5S rDNA localization and chromosome painting

5S ribosomal DNA (rDNA) was isolated and sequenced from the gibel carp Carassius auratus gibelio with 162 chromosomes and crucian carp Carassius auratus with 100 chromosomes, and fluorescent probes for chromosome localization were prepared to ascertain the ploidy origin and evolutionary relationship between the two species. Using fluorescence in-situ hybridization (FISH), major 5S rDNA signals were localized to the short arms of three subtelocentric chromosomes in the gibel carp and to the short arms of two subtelocentrics in the crucian carp. In addition, some minor signals were detected on other chromosomes of both species. Simultaneously, six chromosomes were microdissected from the gibel carp metaphase spreads using glass needles, and the isolated chromosomes were amplified in vitro by degenerate oligonucleotide primed-polymerase chain reaction (DOP-PCR). Significantly, when the DOP-PCR-generated probes prepared from each single chromosome were hybridized, three same-sized chromosomes were painted in each gibel carp metaphase, whereas only two painted chromosomes were observed in each crucian carp metaphase spread. The data indicate that gibel carp is of triploid origin in comparison with diploid crucian carp.

利用荧光原位杂交技术（FISH）对中国明对虾和栉孔扇贝若干重要基因定位的研究

本研究将荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization, FISH）技术引入中国明对虾和栉孔扇贝这两种重要的海水养殖动物的染色体研究中，建立了相关技术平台，在染色体上定位了部分功能基因，详述如下： 1. 在中国明对虾和栉孔扇贝中建立了FISH平台，利用单色和双色FISH技术在中国明对虾和栉孔扇贝染色体上成功定位了多拷贝基因，发现5S rDNA定位于中国明对虾的一对同源染色体上，栉孔扇贝18S rDNA和组蛋白序列也各自定位于一对同源染色体上，它们均可以作为染色体特异性探针来鉴别染色体。 2. 在栉孔扇贝中发展了BAC-FISH技术，定位了包含热休克蛋白70（HSP70）、丝氨酸蛋白酶（Serine Protease）和脂多糖葡聚糖结合蛋白（LGBP）等免疫相关基因的BAC克隆，发现它们均定位于一对同源染色体的长臂上。利用双色BAC-FISH技术，发现6个包含栉孔扇贝LGBP基因的BAC克隆在间期细胞核上共定位。对栉孔扇贝5个探针进行了同时定位，初步鉴别了栉孔扇贝5条染色体。 3. 在栉孔扇贝热休克蛋白70（HSP70）、丝氨酸蛋白酶（Serine Protease）和脂多糖葡聚糖结合蛋白（LGBP）等免疫相关基因内部发掘了数个潜在的SNP位点，展示了栉孔扇贝SNP位点的丰富性。这些SNP位点可以用于图谱整合。

牡蛎染色体的分子生物学分析

本研究应用显带技术和荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization，FISH)技术，鉴定了牡蛎的染色体；应用FISH方法定位了一系列的重复序列和大分子的P1克隆DNA；制备了染色体特异性探针。应用FISH特异性探针成功地鉴定了长牡蛎的三体10。结果如下：1．分析了G带和C带在美洲牡蛎染色体上的分布。G带在每一条染色体上的带型不同，某些染色体间(如第1对和第4对染色体，第7对和第9对染色体)的带型差别不是很明显。G带型容易受染色体收缩程度的影响。C带型重复性较好，染色体带型较清楚，分布在染色体的端粒区域和着丝粒区域。G带和C带带型能够用来鉴定牡蛎的染色体，但是重复性低和带型差异不显著，并不适合常规的染色体鉴定。2．早期胚胎和担轮幼虫制备的染色体适合于FISH分析。染色体制备方法重复性好，可适用于其它贝类的染色体制备。3．研究了重复序列基因--rDNA的定位：1)18S-5.8S rDNA在研究的五种巨蛎属Crassostrea牡蛎均只有一个位 点。太平洋种(C.gigas，C. ariakensis和C. plicatula)中，杂交信号位于最短的染色体一第10对染色体长臂的端粒区域，在大西洋种(C. virginica和C. rhizophorae)中，同一序列定位在第2对染色体短臂的端粒区域。2)18S-28S rDNA在两种蛤中有两个位点。rDNA探针定位在侏儒蛤(Mulinis Lateralis)的第15对和第19对染色体的端粒区域，同一序列定位在硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)的第10对染色体的长臂和第12对染色体短臂的端粒区域。信号强度在两对染色体之间有差异。 3)5s rDNA位于美洲牡蛎的第5对染色体的短臂上靠近着丝粒区域和第6 对染色体的短臂的中间区域。信号强度在两对染色体之间没有显著差异。5S rDNA探针可以作为鉴定和识别第5对和第6对染色体的特异性探针。4．研究了一些重复序列的定位1)两个短的重复序列1G8，1P2均产生很强的荧光信号分布在美洲牡蛎所有的染色体上。在低严谨条件下，这些序列均产生很强的信号散布在所有的染色体上。在高严谨条件下，信号强度大大减弱，但是信号仍散布在所有的染色体上。这些重复序列散布在美洲牡蛎的整个基因组中。2)高度重复序列Cgl70产生的信号分布在长牡蛎的7对染色体的着丝粒区域，没有发现间区信号。在第1对，第2对，第4对和第7对染色体上的荧光信号强且稳定。在第5对，第8对和第10对染色体上的信号相对弱且不稳定。在剩余的染色体上(第3对，第6对和第9对染色体)没有检测到荧光信号。结果表明此卫星序列是一个着丝粒卫星序列。在美洲牡蛎的染色体上没有检测到荧光信号，表明了这个着丝粒卫星序列在这两种牡蛎中的分布存在着显著的差异。3)脊椎动物端粒序列(TTAGGG)n的FISH信号局限在四种双壳贝类(美洲牡蛎，the mangrove oyster，硬壳蛤，侏儒蛤)所有染色体的端粒区域，没有发现间区信号的存在。研究结果与已报道的研究结果表明脊椎动物端粒序列或许存在于所有双壳贝类的染色体末端。双壳贝类是目前研究过的唯一含有脊椎动物端粒序列DNA的无脊椎动物。4)研究了RAPD探针在美洲牡蛎染色体上的定位。大多数RAPD探针产生了多个信号散布在间期细胞核和所有的染色体上。引物OPX-03，OPX-04，OPX—06，OPG-02，OPM—04，OPM-11，0PS-02制备的探针在适宜的条件下产生特异性荧光 信号，分布在牡蛎的特定的染色体上。PCR特异性带产生的探针OPX—06—310和0PG-02—300产生了特异性的荧光信号：OPX—06—310产生的信号位于第5对染色体的短臂的近端粒区域，0PG—02—300探针定位到第3对染色体的短臂上。这两个探针是鉴定美洲牡蛎单条染色体的特异性探针。5．研究了大分子Pl克隆DNA(插入片断为80～100 kb)在美洲牡蛎染色体上的定位。Pl克隆DNA通过切口平移方法标记digoxigenin—11-dUTP用作FISH的探针。Cot-1 DNA作为竞争剂有效地抑制了Pl克隆序列中的重复序列产生的信号。杂交信号用fluorescein标记的anti—digoxigenin抗体来检测，用两层抗体rabbit-anti-sheep抗体和FITC anti—rabbit抗体来扩增信号。9个P1探针成功地定位在特定的染色体上。46—1探针杂交到第1对染色体的长臂靠近着丝粒区域；47-10探针定位到第2对染色体的长臂近端粒区域；Cvpl和48-13两探针定位到第3对染色体上：Cvpl位于短臂的端粒区域，48-13探针位于长臂的近着丝粒区域；48—10探针杂交到第4对染色体的长臂上；48-1探针杂交到第5对染色体长臂的近着丝粒区域；49-11探针位于第7对染色体长臂上；探针49-10和44-11位于第8对染色体长臂上。同时我们成功地将2个P1探针杂交到同一染色体分裂相中，进一步确定了Pl探针在美洲牡蛎染色体 上的定位。6．应用18S-28S rDNA探针成功地鉴定出长牡蛎非整倍体中的三体10。经鉴定AF-35，AF-39和AF-3三体家系属于三体10家系。rDNA探针分布在三条染色体上，即多出的一条染色体为染色体10。相应地在间期细胞核上有三个信号出现。AF-34和AF-36家系不属于三体10家系。rDNA探针分布在两条染色体上，相应地在间期细胞核上有两个信号出现。FISH和染色体特异性探针为非整倍体的鉴定提供了一个快速准确可靠的方法和途径。

亚历山大藻分子鉴定和荧光原位杂交检测方法研究

近年来，世界沿海国家有害赤潮发生的频率、规模及危害都有上升趋势，有害赤潮已经成为重要的近海环境问题之一。要有效防范有害赤潮带来的危害效应，建立和发展可靠、有效的赤潮监测手段非常重要。目前，对于赤潮藻种的监测主要依靠显微观察的方法，在实际应用中经常遇到困难。首先，亲缘关系相近的物种在形态上差异很小，如甲藻门亚历山大藻属的一些种类，仅细胞壁上个别甲片的结构有细微差别，并且这些形态学指标还容易受环境条件及生长阶段的影响。另外，这种以形态学为基础的分析方法，分析速度慢、耗时长，对操作人员的要求较高，难以满足浮游植物种群动力学监测“量大、连续”的要求。因此，本研究将分子生物学的技术和方法应用于赤潮监测，力求提高赤潮藻种鉴定的准确性和检测工作的效率。 亚历山大藻是一类重要的有害赤潮藻，该藻属中一些产毒特性差别很大的藻种，单从表形特征难以明确区分，从而限制了基于形态观察的监测技术的应用。本研究中，我们尝试应用分子生物学技术与方法，开展了该藻属藻种分子鉴定和荧光原位杂交检测方法的研究。在亚历山大藻的分子鉴定方面，我们采用了核糖体RNA基因（rDNA）序列分析的方法，首次测定了9株分离自中国沿海的（以及实验室保有的其它两株）亚历山大藻的rDNA序列全长，其中包括核糖体小亚基（SSU）rDNA、大亚基（LSU）rDNA、5.8S rDNA及内转录间隔区（ITS）区序列。序列分析结果显示，这些藻株包含了5种核糖体类型，分别是塔玛复合种亚洲温带（Temperate Asian）核糖体类型（TSC-TA），塔玛复合种西欧（West European）核糖体类型（TSC-WE），相关亚历山大藻（A. affine）核糖体类型（AF），微小亚历山大藻（A. minutum）葡萄牙（Portugal）核糖体类型（M-PO）和微小亚历山大藻新西兰（New Zealand）核糖体类型（M-NZ）。将测获的rDNA序列划分为若干保守性不同的区段，分别进行系统发育分析（结合GenBank数据库中保存的其它亚历山大藻相关序列）。结果显示，LSU rDNA D1-D2区是对该藻属藻种进行分子鉴定和系统发育研究的较好区段。同时，为解决建立亚历山大藻克隆培养的困难，我们应用单细胞rDNA序列分析方法，对亚历山大藻单个细胞直接进行了种类鉴定。结果表明，该方法适用于不同生活史阶段的亚历山大藻。 在亚历山大藻的检测技术方面，我们进一步扩展和完善了针对完整细胞的荧光原位杂交检测方法。首先，通过对不同核糖体类型藻株rDNA序列信息的对比分析，针对各自特异的序列位点，设计了特异性rRNA标记探针。经荧光原位杂交实验检验，实现了对5种核糖体类型亚历山大藻的特异性标记。其中，针对WE、M-PO及M-NZ核糖体型的特异性探针为首次获得，另外两个探针是针对TA和AF核糖体类型rRNA新的位点所设计。同时，对影响探针标记效果的诸多因素进行了分析和探讨。此外，在2007年春季长江口海域赤潮调查中，首次应用特异性核酸探针和荧光原位杂交检测方法，调查了该海域亚历山大藻的丰度。结果表明，在4月4日-4月10日的样品中，亚历山大藻达到了较高的密度，最高密度达到103cells/L。同时发现，实验中样品的保存方法有待改进。随后的研究表明，盐醇固定方法及多聚甲醛/甲醇固定方法，可以较好的保持rRNA不被降解并适宜杂交（至少3个月时间）。 总之，本研究首次测定并分析了11株亚历山大藻（9株分离自中国沿海）的rDNA全序列信息。在此基础上，获得了5种核糖体类型亚历山大藻的特异性rRNA标记探针，其中3种为首次获得。另外，实验证明，单细胞rDNA分析技术和荧光原位杂交检测方法，在自然水体中亚历山大藻的直接鉴定及丰度调查中，均具有良好的应用前景。这一工作为我国近海亚历山大藻的鉴定和检测提供了理论依据和方法学基础，希望对该藻赤潮的监测工作有推动作用。 关键词：亚历山大藻 遗传探针 rRNA rDNA 荧光原位杂交 系统发育

The surface sites of sulfated zirconia studied in situ by laser-induced fluorescence spectroscopy

The surface sites of sulfated zirconia were investigated in situ by laser-induced fluorescence spectroscopy using aniline as the probe molecule. Different from the cases for many other oxides, the aniline adsorbed on the unique active sites of sulfated zirconia at r.t. is changed into another species, which emits a characteristic fluorescence band at 422 nm. The results illustrate that the sulfate groups in sulfated zirconia are favorable for the generation of these unique active sites, which also rarely exist on pure zirconia composed of tetragonal and monoclinic phases but do not exist on pure zirconia composed of monoclinic phase. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Knock down of gfp and no tail expression in zebrafish embryo by in vivo-transcribed short hairpin RNA with T7 plasmid system

A short-hairpin RNA (shRNA) expression system, based on T7 RNA polymerase (T7RP) directed transcription machinery, has been developed and used to generate a knock down effect in zebrafish embryos by targeting green fluorescent protein (gfp) and no tail (ntl) mRNA. The vector pCMVT7R harboring T7RP driven by CMV promoter was introduced into zebrafish embryos and the germline transmitted transgenic individuals were screened out for subsequent RNAi application. The shRNA transcription vectors pT7shRNA were constructed and validated by in vivo transcription assay. When pT7shGFP vector was injected into the transgenic embryos stably expressing T7RP, gfp relative expression level showed a decrease of 68% by analysis of fluorescence real time RT-PCR. As a control, injection of chemical synthesized siRNA resulted in expression level of 40% lower than the control when the injection dose was as high as 2 mu g/mu l. More importantly, injection of pT7shNTL vector in zebrafish embryos expressing T7RP led to partial absence of endogenous ntl transcripts in 30% of the injected embryos when detected by whole mount in situ hybridization. Herein, the T7 transcription system could be used to drive the expression of shRNA in zebrafish embryos and result in gene knock down effect, suggesting a potential role for its application in RNAi studies in zebrafish embryos.