現(xiàn)代生物學(xué)進(jìn)展期末作業(yè)--綜述(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上水平基因轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展與展望作者： 袁子昕 學(xué)號： 班級： 2013級生物科學(xué) （生物學(xué)基地班）水平基因轉(zhuǎn)移的研究進(jìn)展與展望袁子昕生命科學(xué)學(xué)院2013級生物科學(xué)（生物學(xué)基地班）摘要：幾年來，隨著真核生物基因組數(shù)據(jù)的相繼公布, 在真核基因組中發(fā)現(xiàn)了更多的HGT, 但不如原核生物頻繁。在真菌界、動物界以及兩界之間也發(fā)現(xiàn)大量的HGT現(xiàn)象1。在測序的不斷進(jìn)行中，HGT得到了證實，也為研究生物進(jìn)化和物種演化，以及種間關(guān)系的影響提供的新的研究方向與證據(jù)。關(guān)鍵詞：水平基因轉(zhuǎn)移 生物進(jìn)化 原核生物 真核生物 1 引言水平基因轉(zhuǎn)移(horizontal gene transfer,HG

2、T),又稱側(cè)向基因轉(zhuǎn)移(lateral gene transfer,LGT),是指在差異生物個體之間,或單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器之間所進(jìn)行的遺傳物質(zhì)的交流。差異生物個體可以是同種但含有不同的遺傳信息的生物個體,也可以是遠(yuǎn)緣的,甚至沒有親緣關(guān)系的生物個體。單個細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器主要指的是葉綠體、線粒體及細(xì)胞核。水平基因轉(zhuǎn)移是相對于垂直基因轉(zhuǎn)移(親代傳遞給子代)而提出的,它打破了親緣關(guān)系的界限,使基因流動的可能變得更為復(fù)雜2。HGT是一種普遍的現(xiàn)象，在細(xì)菌、真菌、病毒、原生生物和真核生物基因組中都有發(fā)生。2 水平基因轉(zhuǎn)移的模式 2.1 由質(zhì)?；虿《镜冉閷?dǎo)的水平基因轉(zhuǎn)移質(zhì)粒和病毒是在各生物間進(jìn)行遺傳物質(zhì)傳遞的

3、重要媒介3。目前對于真核生物基因測序以及植物的細(xì)胞感染實驗已經(jīng)可以證明質(zhì)?；虿《窘閷?dǎo)的水平基因轉(zhuǎn)移，例如根癌土壤桿菌中的T-DNA可轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞核內(nèi)。T-DNA還可以攜帶一定的外源基因,在植物基因工程中被廣泛地用做基因轉(zhuǎn)移載體4。2.2 基因的“直接”水平轉(zhuǎn)移細(xì)菌的感受態(tài)細(xì)胞可以吸收外源DNA并且一定程度上的融合，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大腸桿菌存在自然感受態(tài)的情況，而且枯草芽孢桿菌建立自然感受態(tài)的能力也早已得到人們的肯定5,其基因組上有10多個基因與感受態(tài)的建立有關(guān)。隨著環(huán)境中具有轉(zhuǎn)化活性的DNA分子及感受態(tài)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)6 。2.3 同一個體體內(nèi)的基因轉(zhuǎn)移在植物中, 每個細(xì)胞中有3種不同的基因組:即細(xì)胞

4、核基因組(nucDNA)、葉綠體基因組(ptD-NA)和線粒體基因組(mtDNA), 這些不同的DNA序列揭示了大量的細(xì)胞間基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。植物葉綠體序列轉(zhuǎn)移到nucDNA的現(xiàn)象十分常見,據(jù)推測,細(xì)胞核與葉綠體基因組間的HGT早在真核生物葉綠體演化的內(nèi)共生事件中就已經(jīng)發(fā)生。此外, 葉綠體基因也能轉(zhuǎn)移到mtDNA中, 它們有的仍具有功能,有的則變成了假基因。3 水平基因轉(zhuǎn)移發(fā)生的傾向性3.1 單細(xì)胞生物比多細(xì)胞真核生物更為頻繁單細(xì)胞生物發(fā)生(這里指能夠遺傳至后代的轉(zhuǎn)移事件)的頻率可能比多細(xì)胞真核生物更為頻繁。這可能是因為單細(xì)胞生物能將獲得的基因立即遺傳下去而無須受限于隔離的生殖細(xì)胞系(同理, 水平

5、基因轉(zhuǎn)移在進(jìn)行無性生殖的多細(xì)胞真核生物中更有可能成功）3.2有密切接觸的物種之間更有機會發(fā)生.在存在寄生或是共生等關(guān)系的生物個體之間可以明顯地通過基因測序而觀測到水平基因的轉(zhuǎn)移。在寄生關(guān)系中, 基因大部分是從寄主向寄生植物轉(zhuǎn)移, 這與營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸方向一致。 4 研究展望 水平基因轉(zhuǎn)移的傾向性說明H GT的發(fā)生有一定的條件基礎(chǔ)，這為搜尋這一現(xiàn)象提供了方向，但需要注意的是，這些傾向性僅是從目前已有的研究總結(jié)出來的，真實的情況是否與此有所偏差，在對水平基因轉(zhuǎn)移有一個全面深入的了解之前是無法斷言的。盡管相對于原核生物和單細(xì)胞真核生物而言，高等植物中H GT發(fā)生的頻率可能相對較低，但在其進(jìn)化早期及個別

6、類群的特異性分化過程中，HGT仍然扮演了相當(dāng)關(guān)鍵的角色，說明了水平基因轉(zhuǎn)移在多細(xì)胞真核生物中并非是無足輕重的“噪點”，盡管相對于原核生物和單細(xì)胞真核生物而言，其發(fā)生頻率可能相對較低, 但在多細(xì)胞真核生物進(jìn)化早期及個別類群的特異性分化過程中，水平基因轉(zhuǎn)移仍然扮演了相當(dāng)關(guān)鍵的角色。如上所述，受檢查手段和認(rèn)知所限，目前很難全面評價水平基因轉(zhuǎn)移在多細(xì)胞真核生物中的發(fā)生范圍及其進(jìn)化影響。但依趨勢而言，隨著基因組測序時代的到來，水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象會在多細(xì)胞真核生物中越來越多地被發(fā)現(xiàn), 并不斷更新人們對于這一研究領(lǐng)域的認(rèn)知。參考文獻(xiàn)1劉英,劉廣達(dá),蘇小娟,陳貴林. 高等植物水平基因轉(zhuǎn)移研究進(jìn)展J. 植物生理學(xué)

7、報,2015,07:985-995.2歐劍虹,謝志雄,陳向東,倪麗娜,沈萍. 水平基因轉(zhuǎn)移J. 遺傳,2003,05:623-6273沈萍主編.微生物學(xué)M.北京:高等教育出版社,2000,215228.4Suzuki K,Hattori Y,Uraji M,Ohta N,Iwata K,Murata K,Kato A,Yoshida K.Complete nucleotide sequence of a plant tumor-in-ducing Ti plasmid J.Gene,2000,242:331336.5陳 琪,陳向東,謝志雄,沈萍.遺傳工程微生物細(xì)胞間發(fā)生的自然遺傳轉(zhuǎn)化J.遺傳,2002,22(3):140143.6 CHEN Xiang-Dong, CHEN Qi, XIE Zhi-Xiong, SHEN Ping.Bacillus subtilisundergo natural genetic transformation on agar pla