图位克隆基因发表的论文

建立了匍匐剪股颖农杆菌介导高效转化体系；获得了抗旱和抗菌核币斑病转基因匍匐剪股颖；创造了反向遗传学小麦种质材料；克隆了控制小麦春花和开花的基因；克隆了小麦条锈广谱抗性基因。他在小麦WKS1基因、Vrn3基因的克隆以及小麦春化基因Vrn1等方面的研究成果，在全世界范围内得到有效利用，论文发表于多家国外学术刊物，受到同行科学家的广泛关注。美国农业部对其Vrn3基因的克隆研究给予了专门报道。主持国家自然科学基金面上项目“小麦开花基因FT 的相关功能研究”，国家转基因生物新品种培育科技重大专项“小麦条锈病抗性基因Yr36的同源克隆、功能验证及利用”等课题。 开展了阐明小麦春化机制的研究。通过对小麦春化基因VRN1的研究，发现该基因内含子携带一重要调控元件，决定小麦生长特性。该发现自2005年在国际杂志Molecular Genetics and Genomics上发表以来，受到广大同行关注，在分子标记辅助育种中得到有效利用。通过图位克隆方法，克隆了麦类春化基因VRN3。该基因的克隆加深了对春化途径的了解,丰富了培育适应性更广的品种的基因资源。这项工作在美国科学院报Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.上做了封面报道。近两年来，工作集中在小麦条锈基因的图位克隆方面。目前，已成功克隆对现有条锈生理小种具有广泛效果的慢条锈抗性基因，在相对高温条件下赋予植株抗性。该基因的发现赋予我们战胜条锈危害的能力，对于研究植病互作及其分子机制意义重大。鉴于该期间的突出贡献，荣获美国加州大学戴维斯分校优秀博士后称号。自2000年以来，先后参与美国堪萨斯州立大学项目，美国国家自然科学基金项目，美国农业部科研项目，并主持中国国家自然科学基金项目。先后在Genome，Molecular Genetics and Genomics，Plant Cell Reports，Plant Science，Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.，Transgenic Research等刊物上以第一作者发表论文多篇。近五年来，他先后发表SCI收录论文10余篇，影响因子累计61.29，被引用239次；获得国际发明专利1项，国内专利受理1项。回国一年来，获得主持国家自然科学基金面上项目“小麦开花基因FT 的相关功能研究”，国家转基因生物新品种培育科技重大专项“小麦条锈病抗性基因Yr36的同源克隆、功能验证及利用”等课题。作为课题负责人，参加由中科院牵头，北大、清华等十二家单位共同申请的国家重点基础研究发展计划项目“植物免疫机制与作物抗病分子设计的重大基础理论”，资助经费超过3000万元。

克隆 秘密的出生，爆炸性的露面，平静的死亡。其中的成功与失败，创造者自己也不很明白。这只绵羊的一切，似乎都充满象征意味。有母无父，与性无关的出生方式，抛开科学与理性去看，有点神圣的纯洁色彩。然而事实上，多利一生所遭遇的非理性反应中，恐慌多于欢迎。纯洁的羔羊被视为瓶中放出的魔鬼，这种滑稽的反差显示了人类进步过程中始终伴随的某种自我畏惧与自我牵制。总有一些人担心人类知道得太多，尽管在另一些人看来，我们所知道的，与我们需要知道和渴望知道的相比，还显得那么微不足道。 逆转生命时钟。 在多莉之前，几十年失败的试验曾使人们几乎绝望地认为，高级动物的体细胞克隆或许是不可能实现的。从发育中的胚胎提取细胞，移植其细胞核，培育一个与该胚胎相同的个体，这种“克隆”相对来说并非难事。因为胚胎细胞具有很强的分化潜力，能在发育过程中分化成皮肤、血液、肌肉、神经等功能和基因特征各不相同的细胞，其中生殖功能由性细胞——精子或卵子来专门承担。一个性细胞只携带一半的遗传信息，需要精子和卵子结合才能发育成新生命。一个体细胞则拥有一套完整的染色体，不需要性细胞的参与，但是，要让已经“定型”的体细胞重新开始胚胎式的发育过程，等于将细胞的生命时钟逆转到起点处，这样的体细胞克隆对哺乳动物而言究竟是否可能？ 多利是苏格兰罗斯林研究所和PPL医疗公司的共同作品。它的基因母亲是一种芬·多塞特品种的白绵羊，在多利出生之前3年就已死去。苏格兰的汉纳研究所在这头母羊怀孕时提取了它的一些乳腺细胞进行冷冻保存，后来又把这些细胞提供给PPL公司进行克隆研究——这后来曾给多利身份的真实性带来一些麻烦。以伊恩·威尔穆特为首的科学家在实验室中培养这些乳腺细胞，使它们在低营养状态下“挨饿”5天左右。然后提取其细胞核，移植到去除了细胞核的苏格兰黑脸羊的卵子里。之所以使用苏格兰黑脸羊的卵子，是因为这种羊身体大部分是白的，脸却是全黑的，很容易与白绵羊区别开来。 在微电流刺激下，白绵羊的细胞核与黑脸羊的无核卵子融合到一起，开始分裂、发育，成为胚胎，植入母羊的子宫里继续发育。在277个成功与细胞核融合的卵子中，只有29个存活下来，被移植到13头母羊体内。移植手术后148天，1996年7月5日，一只羊羔诞生了——1/277的成功率，其他的都失败了。直到它去世的时候，克隆技术这种低得惊人的成功率，仍然没有实质性的改善。这也是科学界普遍不相信雷尔教派的克隆女婴“夏娃”身份真实性的一个原因。 威尔穆特以他喜爱的美国乡村音乐女歌手多利·帕顿（Dolly Parton）的名字为自己的得意之作命名。1997年2月23日这头羊的身份向全世界披露后，世上知道它的人恐怕比知道这位歌手的多得多。一头全白的小羊羔，依偎在生下它但与它毫无血缘关系的代育母亲——一头苏格兰黑脸羊旁边，这张著名的照片向世人显示，生物技术的新时代来临了。它是那头�芬·多塞特白绵羊的翻版（准确地说，在细胞核遗传信息上是它的翻版。还有少量遗传信息存储在细胞质的线粒体内，多利的线粒体特征与那头提供卵子的苏格兰黑脸羊相同）。一时间，公众欢呼、兴奋或恐惧、茫然，弗兰肯斯坦、潘多拉的盒子和“科学是一把双刃剑”成为流行语汇，有人展望克隆优良家畜品种或大熊猫的美好前景，有人喊着克隆人或不许克隆人，有的科学家加紧克隆其他动物，还有科学家把他们培育的胚胎细胞克隆动物推出来分一点光芒，给局面平添了热闹与混乱。 1998年2月，曾有科学家对多利作为体细胞克隆动物的真实性提出质疑。在怀孕的动物体内，可能会有少量胚胎细胞沿血液循环系统到达乳腺部位，因此这些科学家提出，威尔穆特等人是否恰好碰到了一个这样的胚胎细胞、多利是否仍然是胚胎细胞克隆的结果。汉纳研究所还保存着一些多利的基因母亲的乳腺细胞，NDA分析很快证明，多利的确是体细胞克隆的产物，并不存在胚胎细胞混杂的可能性。 此后，克隆鼠、克隆牛等多种克隆动物纷纷问世。第一个克隆人在好几年的“只听楼梯响、不见人下来”之后，也终于在2002年底“据说”诞生了，但没有证据，科学界未予承认。至今，科学家对克隆过程仍有点知其然而不知其所以然的味道。为什么体细胞核与卵子融合后能够发育？有人猜测，可能是低营养环境中的挨饿状态使体细胞休眠，大多数基因关闭，从而失去了体细胞的专门特征，变得与胚胎细胞相似。不过这仅仅是猜测，并未得到证明。 充满困扰的一生 克隆过程的成功率一直非常低，流产、畸形等问题较多。这是由于克隆本身的问题，还是仅仅因为技术不够成熟对DNA造成了伤害？人们对此还无法问答。作为第一头体细胞克隆动物，多利的健康状况受到密切关注，因为它可能代表着其他克隆动物的命运。多利一生的大部分时候过着优裕的明星生活，它善于应付公众场合，毫不怕人，在镜头前有着良好的风度。与公羊“戴维”交配后，多利于1998年4月生下第一个孩子邦尼，后来又生育了两胎，一共有6个孩子，其中一个夭折。从生育方面来看，它与普通母羊并没有不同。在2002年初被发现患有关节炎之前，多利几乎是完全健康而正常的，除了由于访客喂食太多而一度需要减肥。 1999年5月，罗斯林研究所和PPL公司宣布，多利的染色体端粒比同年龄的绵羊要短，引起了人们对克隆动物是否会早衰的担忧。端粒是染色体两端的一种结构，对染色体起保护作用，有点像鞋带两头起固定作用的塑料或金属扣。细胞每分裂一次，端粒就变短一点，短到一定程度，细胞就不再分裂，而启动自杀程序。端粒以及修补它的端粒酶，是近年来衰老和癌症研究中的一个热点。许多科学家认为，端粒在动物的衰老过程中可能起着重要作用。一些人担心，克隆动物的端粒注定较短，是一个不可避免的根本问题。另一些人认为，多利的端粒较短可能是克隆过程的技术问题所致，这不一定是体细胞克隆中的普遍现象，有望随着技术的进步而消除。譬如美国科学家用克隆鼠培育克隆鼠，一共培育了6代（最后一代惟一的一只克隆鼠被别的实验鼠吃掉，实验被迫中止），并没有发现端粒一代一代缩短的现象。由于克隆动物数量不多，而且普遍比较年轻，因此还难以判断哪一种说法正确。端粒与衰老之间的关系究竟是什么、端粒较短是否一定导致早衰，也是尚未确定的事情，这使得问题更加复杂。克隆技术可能带来健康问题，是多利的创造者们强烈反对克隆人的直接理由：在目前的技术水平下克隆人，对克隆出来的人太不负责任了。 2002年1月，罗斯林研究所透露，多利被发现患有关节炎。这引起了有关克隆动物健康问题的新一轮骚动。绵羊患关节炎是常见的事，但多利患病的部位是左后腿关节，并不多见。威尔穆特说，这可能意味着现行的克隆技术效率低，但多利患病的原因究竟是克隆过程造成的遗传缺陷，还是纯属偶然，可能永远也弄不清楚。与主张动物权利的人士的观点相反，他强调，对动物进行克隆研究不应该因此停止。相反，要进一步研究，弄清楚其中的机制。此后，罗斯林研究所限制了外界与多利的接触。 2003年2月14日，研究所宣布，多利由于患进行性肺部感染（进行性疾病为症状不断恶化的疾病），被实施了安乐死。如同关节炎一样，肺部感染也是老年绵羊常见的疾病，像多利这样长期在室内生活的羊尤其如此。但绵羊通常能活12年左右，6岁半的多利可以说正当盛年，并不算老，它的肺病究竟与克隆有没有关系，又是一个难以搞清楚的问题。目前研究人员正对多利的遗体进行详细检查，科学界对此十分关注，尽管检查结果未必能对上述问题得出确切答案。威尔穆特对媒体表示，多利之死使他“极度失望”。他提醒其他科学家要对克隆动物的健康状态作持续观察。 在几年前，罗斯林研究所已经对多利的后事作好了安排。遗体检查完毕之后，它将被做成标本，在苏格兰国家博物馆向公众展出。理论上，伦敦自然历史博物馆或科学博物馆更适合安置这只科学史上最尊贵、最著名的绵羊，但苏格兰科学家们自有他们的理由：“因为她是一只苏格兰羊。”一种无性繁殖的方法. 把一个体细胞的细胞核提出来,再把另一个母体的体细胞的细胞核取出,把上一个细胞的细胞核和第二个细胞的细胞质融合起来放入每三个母体的子宫内培养.让其发育.克隆”是从英文“clone”音译而来，在生物学领域有3个不同层次的含义。 1．在分子水平，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。 2．在细胞水平，克隆实质由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如，使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物(如细菌或病毒)侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成，这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式－无性繁殖，即不经过两性结合，子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低，越有可能采取这种繁殖方式。 3．在个体水平，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如，两个同卵双胞胎即为一个克隆！因为他（她）们来自同一个卵细胞，所以遗传背景完全一样。按此定义，“多利”并不能说成是一个克隆！因为“多利”只是孤单的一个。只有当那些英国胚胎学家能将两个以上完全相同的细胞核移植到两个以上完全相同的去核卵细胞中，得到两个以上遗传背景完全相同的“多利”时才能用克隆这个词来描述。所以在那篇发表于1997年2月出版在《Nature》杂志上的轰动性论文中，作者并没有把“多利”说成是一个克隆。 另外，克隆也可以做动词用，意思是指获得以上所言DNA、细胞或个体群体的过程。 二、克隆技术 1．DNA克隆 现在进行DNA克隆的方法多种多样，其基本过程如下图所示(未按比例) 可见，这样得到的DNA可以应用于生物学研究的很多方面，包括对特异DNA的碱基顺序的分析和处理，以及生物技术工业中有价值蛋白质的大量生产等等。 2．生物个体的克隆 (1)植物个体的克隆 在20世纪50年代，植物学家用胡萝卜为模型材料，研究了分化的植物细胞中遗传物质是否丢失问题，他们惊奇地发现，从一个单一已经高度分化的胡萝卜细胞 可以发育形成一棵完整的植株!由此，他们认为植物细胞具有全能性。从一棵胡萝卜中的两个以上的体细胞发育而成的胡萝卜群体的遗传背景完全一样，故为一个克隆。如此的植物的克隆过程是一个完全的无性繁殖过程! (2)动物个体的克隆 ① “多利”的诞生 1997年2月27日英国爱丁堡罗斯林(Roslin)研究所的伊恩·维尔莫特科学研究小组向世界宣布，世界上第一头克隆绵羊“多利”(Dolly)诞生，这一消息立刻轰动了全世界。 “多莉”的产生与三只母羊有关。一只是怀孕三个月的芬兰多塞特母绵羊，两只是苏格兰黑面母绵羊。芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息，即提供了细胞核（称之为供体）；一只苏格兰黑面母绵羊提供无细胞核的卵细胞；另一只苏格兰黑面母绵羊提供羊胚胎的发育环境——子宫，是“多莉”羊的“生”母。其整个克隆过程简述如下： 从芬兰多塞特母绵羊的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的营养培养液中，细胞逐渐停止了分裂，此细胞称之为供体细胞；给一头苏格兰黑面母绵羊注射促性腺素，促使它排卵，取出未受精的卵细胞，并立即将其细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞；利用电脉冲的方法，使供体细胞和受体细胞发生融合，最后形成了融合细胞，由于电脉冲还可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能象受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞；将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成一只小绵羊。出生的“多莉”小绵羊与多塞特母绵羊具有完全相同的外貌。 一年以后，另一组科学家报道了将小鼠卵丘细胞(围绕在卵母细胞外周的高度分化细胞)的细胞核移植到去除了细胞核的卵母细胞中得到20多只发育完全的小鼠。如呆“多利”因为只有一只，还不够叫做克隆羊的话，这些小鼠 就是名副其实的克隆鼠了。 ② 通过细胞核移植克隆小鼠的基本过程 在本实验中，卵丘细胞是经如下过程得到的：通过连续几次注射绒毛膜促性腺激素，使雌鼠诱导成高产卵量状态。然后从雌鼠输卵管中收集卵丘细胞与卵母细胞的复合体。经透明质酸处理使卵丘细胞散开。选择直径为10－12微米的卵丘细胞用作细胞核供体（前期实验表明，若用直径更小或更大的卵丘细胞的细胞核，经过细胞核移植的卵母细胞很少发育到8细胞期）。所选择的卵丘细胞保持在一定的溶液环境中，在3小时内进行细胞核移植（与此不同的是，在获得“多利”时用作细胞核供体的乳腺细胞先在培养液中传代了3－6次） 卵母细胞（一般处于减数分裂中期 II ）通过与上面描述类似的方法，从不同种的雌鼠中收集。在显微镜下小心地用直径大约7微米的细管取出卵母细胞的细胞核，尽量不取出细胞质。同样小心取出卵丘细胞的细胞核，也尽量去除所带的细胞质（通过使取出的细胞核在玻璃管中往复运动数次，以去除所带的少量的细胞质）。在细胞核被取出后5分钟之内，直接注射到已经去除了细胞核的卵母细胞中。进行了细胞核移植的卵母细胞先放在一种特制的溶液中1－6小时，然后加入二价的锶离子（Sr2+）和细胞分裂抑素B。前者使卵母细胞激活，后者抑制极体的形成和染色体的排除。再取出处理过的卵母细胞，放在没有锶和细胞分裂抑素B的特制的溶液中使细胞分裂形成胚胎。 不同阶段的胚胎（从2细胞期到胚泡期）被分别植入几天前与已经结扎雄鼠交配过的假孕母鼠的输卵管或子宫中发育。发育完全的胎儿鼠在大约19天后通过手术取出。 目前胚胎细胞核移植克隆的动物有小鼠、兔、山羊、绵羊、猪、牛和猴子等。在中国，除猴子以外，其他克隆动物都有，也能连续核移植克隆山羊，该技术比胚胎分割技术更进一步，将克隆出更多的动物。因胚胎分割次数越多，每份细胞越少，发育成的个体的能力越差。体细胞核移植克隆的动物只有一个，就是“多利”羊。 三、克隆技术的福音 1． 克隆技术与遗传育种 在农业方面，人们利用“克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，大大提高了粮食产量。在这方面我国已迈入世界最先进的前列。 2． 克隆技术与濒危生物保护 克隆技术对保护物种特别是珍稀、濒危物种来讲是一个福音，具有很大的应用前景。从生物学的角度看，这也是克隆技术最有价值的地方之一。 3． 克隆技术与医学 在当代，医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言，器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供给“原版人”，作器官移植之用，则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。问题是，利用“克隆人”作为器官供体合不合乎人道？是否合法？经济是否合算？ 克隆技术还可用来大量繁殖有价值的基因，例如，在医学方面，人们正是通过“克隆”技术生产出治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种病毒感染的干挠素，等等。 克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。 克隆 ( 英语单词clone的音译)，是指复制与原件完全一样的副本的过程。 从生物学的角度来讲，克隆是一种人工诱导的无性繁殖方式或者是植物的无性繁殖方式。一个克隆就是一个多细胞生物在遗传上与另外一种生物完全一样。克隆可以是自然克隆，例如由无性繁殖或是由于偶然的原因产生两个遗传上完全一样的个体（就像同卵双生一样）。但是我们通常 所说的克隆是指通过有意识的设计来产生的完全一样的复制。 克隆（clone）这个单词在英文中源于klōn,希腊语里"twig"的意思。在园艺学中，clon这个拼法一直沿用到二十世纪。后来词尾加上e是为了表明发音的时候元音是长元音而非短元音。由于这个词在更广泛的范围内得以流行，后来克隆的拼法就演变成了clone。 在生物学上，克隆通常用在两个方面：克隆一个基因或是克隆一个物种。克隆一个基因是指从一个个体中获取一段基因（例如通过PCR的方法），然后将其插入另外一个个体(通常是通过载体)，再加以研究或利用。克隆有时候是指成功地鉴定出某种表现型的基因。所以当某个生物学家说某某疾病的基因被成功地克隆了，就是说这个基因的位置和DNA序列被确定。而获得该基因的拷贝则可以认为是鉴定此基因的副产品。 克隆一个生物体意味着创造一个与原先的生物体具有完全一样的遗传信息的新生物体。在现代生物学背景下，这通常包括了体细胞核移植。在体细胞核移植中，卵母细胞核被除去，取而代之的是从被克隆生物体细胞中取出的细胞核，通常卵母细胞和它移入的细胞核均应来自同一物种。由于细胞核几乎含有生命的全部遗传信息，宿主卵母细胞将发育成为在遗传上与核供体相同的生物体。线粒体DNA这里虽然没有被移植，但相对来讲线粒体DNA还是很少的，通常可以忽略其对生物体的影响。 克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。很多植物都是通过克隆这样的无性繁殖方式从单一植株获得大量的子代个体。个细菌经过20分钟左右就可一分为二；一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄；仙人掌切成几块，每块落地就生根；一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎，一年内就能长出数百株草莓苗……凡此种种，都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代，这就是无性繁殖，无性繁殖的英文名称叫“Clone”，译音为“克隆”，实际上，英文的“Clone”起源于希腊文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”，凡来自一个祖先，经过无性繁殖出的一群个体，也叫“克隆”。这种来自一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。

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