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遗传效应的计算方法及其应用

遗传效应的计算方法及其应用

遗传效应的计算方法及其应用遗传效应,又称基因效应或遗传贡献,是指一个性状受遗传因素影响的程度。

在遗传与进化研究中,计算遗传效应是一个重要的步骤。

本文将介绍遗传效应的计算方法及其应用。

一、基本概念在基因组中,一个基因可能有多个等位基因,它们分别决定了不同的表现型。

一个个体呈现出的表现型,是由基因型与环境间相互作用的结果。

遗传效应是指基因对表现型的影响,它可以通过分析亲缘关系以估算。

亲缘关系包括直系亲属(父母、子女、兄弟姐妹等)和旁系亲属(祖父母、叔伯姑舅侄儿子女等)。

直系亲属之间遗传因素共享的程度较高,因此基因效应在他们身上能够表现得更为明显。

二、计算方法遗传效应的计算方法主要有两种:遗传变异分析法和亲缘矩阵法。

1. 遗传变异分析法该方法是从物种自然变异中得出的,通过分析个体间的遗传型差异,来计算基因间的可变性。

常用的有方差分析法、协方差分析法和类比分析法等。

以单因素模型的方差分析方法为例,当每个个体的表现型只受一个基因决定,并且两个基因等位基因的遗传效应相等时,单因素模型就是一个经典的遗传模型。

因此遗传变异分析法就是通过分析身高等遗传性状间的变异性,识别遗传该属性的基因。

在分析中,可以使用如下公式计算:$Var_{phenotypic} = Var_{G} + Var_{E}$其中$Var_{phenotypic}$是表现型变异的方差,$Var_{G}$是基因变异的方差,$Var_{E}$是环境变异的方差。

由此可以得出,遗传效应占总变异的比例,即遗传率,可以用如下公式计算:$Heritability = \frac{Var_{G}}{Var_{phenotypic}} \times 100\%$2. 亲缘矩阵法该方法是通过测定不同亲缘关系个体间基因型的相似性来计算遗传效应。

亲缘矩阵法的核心是“亲缘矩阵”,即用矩阵形式表示亲缘关系和基因型间的相关性。

在计算过程中,可以使用如下公式:$Var = \frac{1}{2n}\sum_{i=1}^{n}\sum_{j=1}^{n}(x_{i}-x_{j})^{2}C_{ij}$其中,$C_{ij}$是亲缘系数矩阵,在亲缘系数越高时基于亲缘系数计算遗传效应越准确。

分子生物学-11-1-第五章基因克隆技术

分子生物学-11-1-第五章基因克隆技术
个体克隆则是指基因型相同的个体的拷贝。
当作动词是指运用DNA重组技术将一个特定的基因或DNA序列输入一个载体分子;也指分离出单个分子、基因或细胞后使之增殖成一个群体,当然也包括复制个体的一系列实验操作。
在分子生物学中特指基因克隆(gene cloning)
指的是从基因组中把某个基因分离出来,再把它重组在合适的载体上,使之增殖成许多拷贝的过程。
但是已知的基因与未知基因存在连锁关系的并不多,所以连锁分析对克隆大多数基因存在着一定的困难。
RFLP等分子标记的出现使多态性基因标记存在于整个基因组内,解决了连锁分析中难以克服的困难。
寻找连锁基因就转变成了寻找连锁标记。
2、要有合适的与目的基因紧密连锁的分子标记做筛库的从一个相同的cDNA模板进行5‘和3‘末端快速克隆的方法。
首要条件:
至少获得mRNA的23-28个核苷酸序列信息,以此来设计5’末端和3‘末端RACE反应的基因特异性引物(gene specific primer,GSP)
克隆目标cDNA全长3种情况,3种策略
已知序列的来源
对已知序列的基因克隆是基因克隆方法中最为简便的一种。获取基因序列多从文献中查取,即将别人报道的基因序列直接作为自己克隆的依据。现在国际上公开发行的杂志一般都不登载整个基因序列,而要求作者在投稿之前将文章中所涉及的基因序列在基因库中注册,拟发表的文章中仅提供该基因在基因库中的注册号(accession number),以便别人参考和查询。
异常功能蛋白质
根据氨基酸序列推导DN的编码基因
产物序列未知基因的功能克隆方法
(适用于功能已知、产物未知的基因)
mRNA差异展示(mRNA differential display,DDRT-PCR)

尼罗红——一种比较实用的脂质荧光染料

尼罗红——一种比较实用的脂质荧光染料

尼罗红——一种比较实用的脂质荧光染料目前脂类染色使用最广泛的染料是苏丹染料,最常用的有苏丹Ⅲ,苏丹Ⅳ,苏丹黑及油红O 等,这种脂肪染色方法,实际上是苏丹染料被脂肪溶解吸附而呈现染料的颜色的过程,经研究认为组织中脂质在液态或半液态时,对苏丹染料着色效果最好,根据这一原理,适当提高温度(37℃-60℃)会对组织切片产生较好的染色效果。

苏丹染料主要针对于组织切片的脂质染色,同时灵敏度也较低,且存在操作过程中试剂挥发过多,易形成背景沉淀,无法兼容活细胞等局限。

鉴于脂质化学染料有上述诸多弊端,大家介绍一下尼罗红这种比较实用的脂质荧光染料。

尼罗红(也被称为尼罗蓝恶嗪酮)是一种亲脂性染料,它对环境非常敏感。

尼罗红在脂质丰富的环境中具有强烈的荧光,在以水为介质的环境中,其荧光强度非常弱。

它是非常卓越的活体染料,通过荧光显微镜和流式细胞术来检测细胞内脂质。

尼罗红将细胞内脂质体染成红色。

它对细胞质中的脂质体具有更好的选择性,在细胞中看见的是金黄色荧光(450-500 nm 激发;>528 nm发射)而不是红色荧光(515-560 nm激发;>590 nm 发射)。

这是一种很强的荧光,但是只有在疏水性环境中。

艾美捷尼罗红(cat#22190)染色结果赏析:尼罗红染色IAA处理的褐藻(黄色是叶绿体,红色是脂滴)引文:Indole-3-acetic-acid-induced phenotypic plasticity in Desmodesmus algae by Chung et al.,Scientific Reports, July 2018.除了广泛使用的尼罗红,升级版脂质染色工具:Nile Green和Droplite Red 跟尼罗红性质类似,它们也是在富含脂质的环境中具有强烈荧光的,而在水性介质中具有最小的荧光。

可用荧光显微镜,流式细胞术或荧光微孔板阅读器检测细胞内脂液滴,是一类优异的活细胞脂质染料。

系统与进化生物学名词解释完整版

系统与进化生物学名词解释完整版

第一章:绪论进化生物学Evolutionary Biology:是研究生物进化的科学,不仅研究进化的过程,更重要的是研究进化的原因、机制、速率和方向。

(研究生物进化的科学,包括进化的过程、证据、原因、规律、演说以及生物工程进化与地球的关系等。

)系统学Taxonomy:is the science of defining groups of biological organisms on the basis of shared characteristics and giving names to those groups.根据生物体显现出的的基本特征定义并确定其群体名称的学科。

系统生物学Systematic Biology:研究生物系统组成成分的构成与相互关系的结构、动态与发生,以系统论和实验、计算方法整合研究为特征的生物学。

系统与进化生物学Systematic and Evolutionary Biology:分类Classification:provide a convenient method of identification and communication.为生物的辨识与交流提供更便捷方法的学科。

系统发育Phylogeny:the evolutionary relationships among a group of species,provide a classification which as far as possible expresses the natural relationships of organism.研究种群之间进化的联系,尽可能地为解读生物体之间的自然关系提供一种分类方式的科学。

进化Evolution:detect evolution at work,discovering its processes and interpreting its results.(PPT)进化指食物由低级的、简单的形式向高级的、复杂的形式转变过程。

广义遗传力计算公式

广义遗传力计算公式

广义遗传力计算公式
广义遗传力(Broad-Sense Heritability)是用来估计一个性状受到遗传因素影响程度的一个指标。

广义遗传力的计算公式如下:H2 = VG / VP
其中,H2代表广义遗传力,VG代表遗传变异(Genetic Variance),VP代表总变异(Phenotypic Variance)。

遗传变异是由基因型的差异引起的性状差异,总变异是由所有影响性状的因素(包括遗传因素和环境因素)引起的性状差异。

广义遗传力的取值范围在0到1之间,数值越高表示遗传因素对性状差异的影响越大。

除了广义遗传力,还有窄义遗传力(Narrow-Sense Heritability)。

窄义遗传力是指一个性状受到可遗传的基因型差异的影响程度,窄义遗传力的计算公式如下:
h2 = VA / VP
其中,h2代表窄义遗传力,VA代表加性遗传变异(Additive Genetic Variance)。

加性遗传变异是因基因型的加性效应引起的性
状差异。

广义遗传力可以被分解为窄义遗传力和其他因素的和,即H2 = h2 + e2,其中e2代表环境因素对性状差异的贡献。

这种分解可以帮助我们了解遗传和环境对性状的相对重要性。

需要注意的是,计算广义遗传力需要通过对家系和群体进行观察
和分析,以获取遗传和表型数据。

并且,由于广义遗传力的计算涉及
到基因型与表型之间的关系,因此也需要进行统计建模和调整,以排
除其他可能的影响因素,如基因型与环境之间的交互作用等。

表型标记在遗传学中的应用

表型标记在遗传学中的应用

表型标记在遗传学中的应用表型标记(Phenotypic markers)是指通过表型(外表形态及其组成部分)的差异来进行遗传性状的研究。

表型标记被广泛应用于遗传学领域,特别是农业、家禽、家畜等领域中。

在农业中,表型标记的应用相当重要。

常见的例子是针对植物的一些性状进行遗传的研究,比如说农作物的产量以及抗性。

这些性状是农民最为关心的,也是农业生产的重要组成部分。

通过表型标记,我们可以研究以上所提到的性状在后代子代中的遗传规律,从而更好地改良农业品种。

例如,我们通常会选择一些高产量的植物,以其为亲本,通过与其他亲本的杂交、交配后,从中筛选、获取优质、高产的品种。

表型标记实际上就是确定了一些表型特征,然后对其进行分析、观察、统计,来得出一些相关的遗传信息。

对分析过程中有疑问的情况,我们常常借助于一些遗传学的基础知识以方便理解。

例如,如果我们对某个遗传性状进行研究时,发现该性状的两个亲本分别都是混合型;那么此时的子代也会呈现出这种混合状态,这实际上是由基因交叉产生的结果。

表型标记的应用不仅仅局限在农业领域,实际上,在家畜、家禽等领域中,也广泛应用了表型标记来研究其遗传性状。

比如说,在育种方面,对一些肉类动物等进行的选择性繁殖,就是通过表型标记来进行相关调查的。

通过对某些动物的相关性状进行多次比较、研究之后,能够更好地理解家畜和家禽种群的遗传规律。

除此之外,表型标记在人类遗传学的研究中也有应用。

比如说,在某些群体中进行一些染色体、基因等的遗传研究,往往会使用表型标记。

在这种情况下,表型标记也是通过相关表型特征的分析来确定遗传性状。

总之,表型标记在遗传学中的应用非常广泛,从农业到人类遗传学的研究中都能够看到它的身影。

表型标记的优势在于,它可以通过对某些性状的分析来观测不同个体之间其基因的遗传情况;利用分析出来的遗传信息,我们可以在后续育种中选择更加合适的亲本,进而获得更加适合生产和生活的新品种。

生态学名词解释2

生态学名词解释2

【现代生态学】第一篇分子生态学1中性突变(neutral mutation):大多数分子水平的遗传变异,在选择上是中性的,即他们并不影响生存适合度,其命运主要是由随机漂变而不是自然选择决定的。

这些遗传变异称为中性突变。

这一进化理论称为中性理论,不适合于解释其他层次的进化现象。

2 负选择和正选择(negative selection & positive selection):能降低生存适合度的突变成为有害突变(deleterious mutation), 他们在选这种处于劣势,因而自然选择想将其从中群众淘汰的方向进行,这种选择称为负选择。

偶尔也会繁盛能提高生存适合度的突变,称为有利突变(advantageous mutation); 有利突变在选择中处于优势,因而自然选择倾向于把它们在种群众固定下来,这种形式的选择校正选择。

3 固定(dixation):指等位基因在种群中的频率达到1,即种群的所有个体在该位点上都是同一等位基因的纯合体。

4 位点(locus):遗传学上泛指染色体上为一个基因所占据的位置;分子生态学中指染色体上为一个DNA 分子标记(不管编码与否)所占据的位置。

5 谱系(lineage):只具有连续共同进化历程、享有共同祖先的一个支系;它可以是一组亚种群,一个物种,一组物种。

6 单倍型(haplotype):具有独特遗传特征的、连锁的DNA序列。

7 基因流(gene flow):指基因通过个体迁移或其他途径在种群间的传播、交换。

8 随机遗传漂变(random genetic drift):指中群众等位基因频率或基因型频率受随机抽样误差影响在世代间的的波动,又称遗传漂变。

9 搭载效应(hitchhiking effect):指一个等位技艺频率的改变不是因为它本身受选择影响,而是因为已经他连锁的另外一个位点受到选择而被牵连的现象。

10 非同源相似(homoplasy):指性状的等同状态是通过不同进化途径形成的巧合。

遗传学名词解释

遗传学名词解释

遗传学名词解释●law of segregation(分离定律):一个遗传性状的两个等位基因在配子形成过程中是分离的,最终形成不同的配子●law of independent assortment(自由组合定律):应当具有两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交,在子一代产生配子时,在等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。

●The Law of Dominance(显性定律):在杂合子中,一个等位基因可以隐藏另一个等位基因的存在。

●allele(等位基因):是指位于一对同源染色体相同位置上控制同一性状不同形态的基因。

●test cross(测交):是一种特殊形式的杂交,是杂交子一代个体(F1)再与其隐性或双隐性亲本的交配,是用以测验子一代个体基因型的一种回交。

●monohybrid(单因子杂种):指只有1对等位基因不同的两个(同质的)亲本所形成的杂种。

●dihybrid(双基因杂种):二对等位基因不同的两亲间的杂种。

●Complete dominance(完全显性):发生在杂合子和显性纯合子表型相同的情况下。

●incomplete dominance(不完全显性):f1杂种的表型介于两个亲本的表型之间。

●codominance(共显性):两个显性等位基因以不同的方式影响表型。

●multiple allele(复等位基因):一个基因有两个以上的等位基因。

●allele frequency(等位基因频率):基因的每个等位基因占基因拷贝总数的一个百分比,这个百分比称为等位基因频率。

●monomorphic genes(单型的基因):这种基因只有一种常见的野生型等位基因。

●polymorphic genes(多态性基因):有些基因有一个以上的等位基因。

●Pleiotropy(多效性):一个基因可能导致几个特征。

●Recessive epistasis(隐性上位)隐性等位基因需要隐藏另一个基因的作用,这种掩蔽现象称为隐性上位。

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Acquired somatic mutation in the X-linked phosphatidylinositol glycan class A gene (PIG-A) is required for the development of paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (PNH):1-4 a single inactivating mutation in a hematopoietic stem cell can lead to a progeny of blood cells that lack all surface proteins utilizing a glycosyl phosphatidylinositol (GPI)-anchor motif to attach to the cell membrane.5-9 PNH is strongly associated with bone marrow failure, as underlined by deficient hematopoiesis in sensitive progenitor assays of PNH marrow,10,11 and a large proportion of patients with immunemediated aplastic anemia have expanded PNH clones.12 Although PNH clonal expansion is associated with histocompatibility antigens13 and is predictive of hematologic response to immunosuppressive treatment in some series,14 it is still unclear how PIG-A mutations are related to the development of bone marrow failure and why clonal expansion occurs under this specific circumstance. In order to understand the pathophysiology of PNH, efforts have been directed toward constructing animal models carrying germline deletions of the PIG-A gene. Early attempts at Pig-a knock-outs were stymied because highcontribution chimeric embryos died early in utero, while low-contribution chimeric mice survived with very small proportions of GPI-deficient (GPI-) cells.15-18 In order to avoid early embryonic lethality, conditional Pig-a gene deletion models have been generated using the Cre-lox system to target Pig-a inactivation in specific cell types.19-22 These mice were not anemic, showed a stable proportion of PNH cells, and did not develop clinical evidence of marrow aplasia or signs of PNH.19,22 Of interest, the proportion of GPI- CD4+ T cells decreased slowly over time while the proportion of GPI- CD8+ T cells increased in the peripheral blood,20 lymph nodes and spleen of these animals.19 We have produced a mouse model for conditional Pig-a gene deletion in hematopoietic cells by cross-breeding mice carrying two lox sites flanking exon 6 of Pig-a gene (Pig-aflox) with mice carrying the transgene Cre-recombinase under the human c-fes promoter (Fes-Cre).22,23 As expected, the resultant Pig-a-deficient (Pig-a-/-) mice have hematopoietic cells lacking expression of GPI-linked proteins on the cell surface. These mice had normal blood and marrow cell counts, but showed an abnormally prominent over-representation of GPI- cells in the T-cell population, especially in CD8 T cells, in hematopoietic tissues such as blood, marrow, and spleen. We, therefore, focused, our attention on the characterization of GPI- cells in this mouse model, revealing their cellular, molecular and functional properties.
1
Hematology Branch, National Heart, Lung, and Blood Institute; 2Genomics Core Facility, Pulmonary and Vascular Medicine Branch, National Heart, Lung, and Blood Institute, and 3Mathematical and Statistical Computing Laboratory, Division of Computational Bioscience, Center for Information Technology, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA
©2010 Ferrata Storti Foundation. This is an op
haematologica | 2010; 95(2)
Characterization of a Pig-a-deficient mouse model
Introduction
Original Articles
Phenotypic and functional characterization of a mouse model of targeted Pig-a deletion in hematopoietic cells
Valeria Visconte,1 Nalini Raghavachari,2 Delong Liu,3 Keyvan Keyvanfar,1 Marie J. Desierto,1 Jichun Chen,1 and Neal S. Young1
ABSTRACT Background Somatic mutation in the X-linked phosphatidylinositol glycan class A gene (PIG-A) causes glycosyl phosphatidylinositol anchor deficiency in human patients with paroxysmal nocturnal hemoglobinuria. Design and Methods We produced an animal model of paroxysmal nocturnal hemoglobinuria by conditional Pig-a gene inactivation (Pig-a-/-) in hematopoietic cells; mice carrying two lox sites flanking exon 6 of the Pig-a gene were bred with mice carrying the transgene Cre-recombinase under the human c-fes promoter. We characterized the phenotypic and functional properties of glycosyl phosphatidylinositol-deficient and glycosyl phosphatidylinositol-normal hematopoietic cells from these Pig-a-/- mice using gene expression microarray, flow cytometry, bone marrow transplantation, spectratyping, and immunoblotting. Results In comparison to glycosyl phosphatidylinositol-normal bone marrow cells, glycosyl phosphatidylinositol-deficient bone marrow cells from the same Pig-a-/- animals showed upregulation of the expression of immune function genes and contained a significantly higher proportion of CD8 T cells. Both characteristics were maintained when glycosyl phosphatidylinositol-deficient cells were transplanted into lethally-irradiated recipients. Glycosyl phosphatidylinositol-deficient T cells were inactive, showed pronounced Vβ5.1/5.2 skewing, had fewer γ-interferon-producing cells after lectin stimulation, and contained fewer CD4+CD25+FoxP3+ regulatory T cells. However, the levels of T-cell receptor signaling proteins from glycosyl phosphatidylinositol-deficient cells were normal relative to glycosyl phosphatidylinositol-normal cells from wild type animals, and cells were capable of inducing target cell apoptosis in vitro. Conclusions Deletion of the Pig-a gene in hematopoietic cells does not cause frank marrow failure but leads to the appearance of clonally-restricted, inactive yet functionally competent CD8 T cells. Key words: Pig-a deletion, paroxysmal nocturnal hemoglobinuria, glycosyl phosphatidylinositol, T-cell mediated immunity. Citation: Visconte V, Raghavachari N, Liu D, Keyvanfar K, Desierto MJ, Chen J, and Young NS. Phenotypic and functional characterization of a mouse model of targeted Pig-a deletion in hematopoietic cells. Haematologica. 2010; 95:214-223. doi:10.3324/haematol.2009.011650 Funding: this work was supported by the Intramural Research Program of the National Institutes of Health. Acknowledgments: we thank Irena Stefanova of the National Institute of Allergy and Infection Disease, National Institutes of Health (NIH) for performing the protein analysis and providing helpful comments; Rodrigo T. Calado of the Hematology Branch, National Heart, Lung, and Blood Institute, NIH, for technical help in the cell transplantation study and for valuable discussions; and Regis P. de Latour of the Hematology Branch, National Heart,Lung, and Blood Institute, NIH, for providing important advice and helpful comments. We also thank F.M.Ellison of the Food and Drug Administration for expert technical assistance. Manuscript received on May 20, 2009. Revised version arrived on July 8, 2009. Manuscript accepted on July 15, 2009. Correspondence: Valeria Visconte, Phd, Hematology Branch, NHLBI,NIH,Building 10,CRC 3E-5232,Bethesda MD 20892-1202 USA. E-mail: viscontev@ The online version of this paper has a supplementary appendix.
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