论文-小麦基因组研究进展

课程论文（作业）封面（2011 至2012 学年度第 2 学期）课程名称：_植物基因组学___

课程编号：_____________

学生姓名：__ __________

学号：_________

年级：__ ____________

任课教师: _ ____________

提交日期：年月日成绩：__________________ 教师签字：__________________ 开课---结课：第周---第周评阅日期：年月日

小麦基因组研究进展

摘要：本文从小麦遗传图谱、物理图谱、比较基因组、基因组测序和EST 5个方面，介绍国内外小麦基因组的研究进展。目前，小麦7个部分同源群染色体的全部RFLP图谱、普通小麦完整的21条染色体的遗传图谱以及圆锥小麦、粗山羊草的部分染色体的遗传连锁图均已构建；小麦1B染色体和第二、第三、第四、第五、第六、第七群染色体的物理图谱均已建立；小麦基因组标图和小麦族内以及小麦与黑麦、大麦、燕麦、水稻、玉米等作物间的比较标图研究也已取得了突破性进展。

关键词：小麦;基因组;遗传图谱;物理图谱;EST;功能基因组;水分利用效率;QTL

小麦是世界第一大作物，小麦产量的丰歉在世界粮食安全性方面占有重要地位。随着小麦遗传研究的深入发展，特别是现代分子遗传技术的迅速提高，小麦的分子标记、基因图谱、基因克隆、转基因、基因测序、基因结构和功能等研究都将有长足的进展,基因组学研究已成为当代小麦遗传研究的核心。我们相信，在21 世纪，小麦基因组的研究将有大的飞跃。

1989 年，由美国小麦遗传学家牵头成立了国际小麦族图谱动组织( International Triticeae Mapping Initiative , IT2MI)，当时的主要任务是建立小麦族遗传图谱和物理图谱，该组织今年已经由California 大学转移到苏格兰作物研究所(Scottish crop research institute)，目前主要进行的有以下9个项目：

1)表达序列标签(expressed sequence tags ,EST) 文库的构建和管理;2)生物信息学:提供信息和相应的分析工具,破译诸EST 序列的遗传信息;3)大的插入片段文库构建(如六倍体小麦的BAC) ;4)功能分子标记(单核苷酸序列SNP ,简单重复序列SSR) ;5) 构建可覆盖基因组的重叠连接片段(contiguous) ;6) 连锁图谱和QTL(quantitative trait loci) ;7)微阵列(Microarray) 大规模功能基因表达鉴定;8) 遗传数据库和基因符号(Genetic stocks and gene symbols) ;9)发展领域(如诱变基因组,反求遗传学)。

现将国内外小麦基因组的研究进展综述如下，以期为我国小麦基因组研究提供有用信息。

1 小麦的遗传连锁图

普通小麦的起源是由AA、BB和DD三组染色体组成的，部分同源染色体和它的多倍性给遗传研究带来了问题，同时也带来了特殊的机遇。普通小麦单倍体基因组的DNA含量(指C值)约为 1. 6 ×1010bp，大约是玉米DNA含量(2n= 20 ,C = 3 ×109bp)的6倍，是水稻(2n= 24 ,C = 4 ×108bp)的40倍。小麦染色体的平均长度为11. 2μm(总长为235.4μm)，平均每条染色体的DNA 含量约为水稻单倍体DN含量的2倍。普通小麦基因组中约80 %的DNA 是由高度重复序列组成的。普通小麦的基因组大，异源多倍性和种内酶切位点与片段长度多态性少，这使普通小麦中构建高密度的RFLP、SSR等DNA分子标记图谱成为相当艰巨的任务。于是有人提出了利用已经确定的普通小麦二倍体亲缘种去构建普通小麦高饱和基因组图谱的策略。这一工作已在普通小麦的 D 和 A 组供体中粗山羊草和一粒小麦中进行。

在普通小麦的所有供体中，以粗山羊草与普通小麦的D组染色体最为相似，其染色体间配对最好，而且两个物种间的基因线性关系也最保守。小麦族75 %以上的DNA探针在两种粗山羊草中能检测到多态性。已构建的粗山羊草遗传连锁图中已有330个标记已被定位，平均每条染色体上约有47个标记。这些探针的序列和相对位置在粗山羊草与普通小麦的D 组，以及A、B组之间都有很大的保守性。Boyko 等(1999)利用RFLP和AFLP分子标记构建了粗山羊草的高密度的遗传连锁图谱，总共有546个位点，69个探针(13 %)在基因组上有多拷贝。粗山羊草的遗传图谱和普通小麦的物理图谱相比较，有123个标记是共线性的。粗山羊草的3DS与相对应的普通小麦3D染色体上有5个分子标记的排列顺序是有差异的，可能是由于倒位(inversion)引起的，另外发现在粗山羊草和普通小麦4D、5D 和7D 染色体上的分子标记顺序也有差异；164个重要农艺性状基因在粗山羊草和普通小麦中得到了定位。

在已构建的小麦遗传图谱上，有三个明显的特征；第一，部分同源群探针检测的基因序列在小麦三个基因组中是相同的，其例外仅出现于涉及易位较多的4AL、5AL和7BS染色体臂，这表明A、B、D三个基因组的供体物种在进化上无明显的染色体重排。在遗传图谱上，50 %以上的标记位点成簇分布在着丝粒附

近，扩展的遗传距离低于30cM。着丝粒区域标记的成簇分布反映了在染色体的近着丝粒区域较少出现重组，而在染色体远端区域则重组频率较高。因此，遗传图谱的标记位点与它们在染色体上的实际物理位置很可能不一致。第二，在近着丝粒区域的基因序列是高度保守的，成簇分布在着丝粒附近的标记大都属部分同源群专化位点，而聚集在远侧区的较少的分子标记则大部分为非部分同源群专化位点。第三，在染色体4AL、5AL和7BS上检测的大片段相互易位，可能为多年来被认为是某些怪异遗传现象提供解释。现已研究表明在2BS和6BS之间，有较大片段的相互易位，这些易位发生在二倍体祖先种中，在4AL、5AL和7BS 染色体臂染色体重排可能在四倍体水平上引起了变化。

2 小麦的物理图谱和细胞遗传阶梯图

分子遗传学方法包括用大的基因组文库构建重叠群和用稀有酶构建大范围限制性酶切图谱。这一方法对基因组内小范围的精细结构的标图是有用的，但不适合整个小麦基因组的物理标图。目前看来，用缺失标图去构建整个基因组物理图谱已成为可行性最高的一种选择。来自柱穗山羊草( Ae. cylindricum)的杀配子染色体，以单体形式存在于小麦背景时，能够引起不携带这条染色体的配子中小麦染色体的断裂，并由此产生染色体的缺失。由杀配子染色体以前的缺失往往属顶端缺失，其染色体断裂末端在被端粒序列封口后，可使缺失系列在遗传上变得相当稳定。除极少数染色体区段外，缺失断裂点随机分布于各染色体上。现已制备出涵盖小麦21条染色体两臂各区段的436个缺失系。缺失系图标主要依据整倍体与缺失系的图谱比较，根据特定RFLP谱带在缺失系上的缺失，就可确定出该分子标记位于相应的染色体缺失区段，从而将各RFLP标记定位在特定染色体的缺失间隔区。利用已获得的涉及小麦21条染色体的不同缺失系，现已构建成了小麦1B染色体和第二、三、四、五、六和七同源群染色体的物理图谱，并确定了Ph1基因在5B染色体上的物理距离。除1A和1D染色体外，平均每条染色体分布有10～15个标记。许多以往因缺少多态性而未能标定到小麦遗传图上的探针也被用此法标定到物理图谱上。Justin等2000年在5B长臂上的基因富集高重组区建立了一个饱和物理图谱，这个区段占5B长臂上4 %的物理距离，占整个染色体30 %的重组，多重交叉发生在这一热点区段(Hot spot region)，重组率是整个染色体平均的11倍。这个区段上的基因序列和重组频率在整个小麦族的进化中表现保守。

3 小麦和其它作物的基因图谱比较

小麦三个基因组有很高的基因和序列相似性的发现，是草本植物基因组共线性(colinearity)的第一个例证和小麦比较基因组研究中的一个关键发现。小麦7个部分同源群染色体的全部RFLP图谱已经构建。另外普通小麦完整的21条染色体的遗传图谱也已构建，圆锥小麦6A和6B染色体、一粒小麦4Am和5AmL染色体遗传图谱也已发表。通过对小麦、大麦、燕麦、粗山羊草、黑麦等的遗传图谱构建比较分析，结果表明基因组的共线性是高度保守的，仅仅被较大的染色体易位所干扰。令人感兴趣的是，有些染色体重排在有很大差异的不同基因组之间可以观察到，在系统发育遗传距离很远和进化时间差距很大的一些物种中也曾出现。例如，大麦和粗山羊草有很高的基因组共线性，仅是由两个染色体倒位(inversions) 中导致的不同，但是在小伞山羊草(Ae. umbelluata)和粗山羊草( Ae. tauschii)的基因组比较中至少有11 个染色体重排[21],然而系统发育研究的资料表明，小伞山羊草和粗山羊草的关系比大麦更近。其他小麦族的基因组比较研究表明，在黑麦、高大山羊草( Ae. Longissi2ma) 、斯卑尔脱山羊草中相对更容易固定染色体重排，这种由染色体重排导致的不同种间的遗传差异在相关的育种体

系中没有发现，高水平的演变易位(evoulation translocations)主要出现在黑麦和小伞山羊草，一种自花授粉物种的远缘杂交后代(Outbreeder)中。

4 小麦基因组测序

对于具有大的基因组如小麦族等禾本科植物等来说，利用图位克隆的方法进行基因分离被认为是不可能的。因为小麦和大麦的基因组是由80 %的高度重复DNA序列组成的，构建和分析大的插入片段文库(large insert libraries)会遇到困难，YAC库中常含有不稳定的重复序列，分离单拷贝末端和亚克隆(subclones) 用于染色体步查(chromosome walk2ing)是不适宜的。随着比较基因组学的研究进展，人们认识到在草本植物中基因序列是高度保守的，水稻这个小的基因组将成为跨基因组(cross - genome) 基因分离的工具。然而有一点很清楚，虽然有些基因组的共线性关系是有很高的保守性，但基因序列的保守程度可能在不同的区段是有变化的，是不可能完全相对应的。

目前在大的插入片段文库构建方面有了较大的进展，特别是利用细菌构建的BAC载体方法的发展，它可以代替YAC，并能增强在构建和维护稳定的小麦整个基因组文库的自动化操作能力。目前在小麦族的几种物种中，包括一粒小麦( T. monococcum)，粗山羊草( Ae. tauschii)，大麦。大麦的YAC文库已经获得，六倍体小麦的文库已经利用转化人工染色体(transformation - competent artificial chromosome ,TAC) 载体。

对于具有大的基因组的植物来讲,其基因组测序的资料获得是非常有限的。已有的小麦和大麦基因组研究表明，基因是成簇分布在基因组上的。如果这些基因岛(gene is2lands)能被标定则可直接进行基因克隆。目前进行基因分离的途径是在大约1000～10000个群体中确定和目的基因紧密连锁的标记。利用和目的基因紧密连锁的标记去鉴定BAC或YAC克隆再进一步逼近目的基因。如果在某一区段上每20kb就有一个基因，那么就得用有几百个kb长度的BAC跨叠群来连接标记。

5 小麦EST

表达序列标签(expressed sequence tags ,EST) 是用来作为蛋白合成和最终决定形态性状、组织器官特征的基因模板的产物。得到的序列可以作为表达的基因所在区域的分子标记，划分不同生长发育时期不同组织中基因的表达轮廓；与已发表的基因序列进行比较，可推断新基因产物的功能，可以加快分子连锁和物理图谱的构建，也是功能基因组研究的一个重要方向。

1998年8月在Saskatchewan大学举行的第九届国际小麦遗传大会，以美国、英国、加拿大等国家为首牵头成立小麦EST研究国际合作组织，提出了建立小麦族EST公共数据库的行动计划，成立了国际小麦族表达序列标签联盟(inter2national Triticeae EST consortium , ITEC)，长期的目标是确定和破译小麦基因组所有基因的在染色体上的定位和功能。目前在根、茎、叶、小穗、胚、盾片、幼苗和种皮等不同组织器官中，开展了小麦抗病性、抗逆性等重要农艺性状的EST测序。到2000年11月，第一阶段已有超过46776 EST序列被鉴定出来，第二阶段将分别在小麦和大麦中得到各300 ,000EST。中国农业科学院品种资源研究所农业部作物种质资源生物技术实验室主任贾继增研究员的研究小组参加了这一国际小麦基因组研究组织,主要进行小麦抗白粉病的EST研究，提供了1052多个ESTs序列，使我国在小麦基因组研究中占有一席之地。

通过对国内外小麦基因组研究进展的分析和我们在此研究方面的体会，我们认为在小麦遗传连锁图谱构建方面，特别是QTL 研究方面，不应再有很大的投资。因为由于数量遗传分析方法的不同和分析软件的局限性，特别是不同实验条

件下的QTL分析结果也有差异。最关键的是由于分子标记类型的不同，连锁遗传图谱的精细和饱和程度也有不同，直接决定性状的基因定位(QTL)结果的差异。

国外从小麦二倍体(AA ,DD) →四倍体(AABB) →六倍体(AABBDD)，小麦遗传连锁图谱在整个染色体组水平上已有8组(2000年以前)。另外通过小麦族的遗传图谱及远缘植物的比较基因组研究，基因序列的共线性还是相对保守的，明显的差异在染色体位点上也大致确定。

利用同一遗传群体的不同分子标记的连锁遗传图谱，进行不同性状的QTL 分析，研究比较分子标记和基因定位的异同和相邻关系，目前国外已有类似研究。如Nelson等于1996年用W7984(粗山羊草×硬粒小麦)×Opata85重组近交系群体，用RFLP分子标记构建了六倍体小麦遗传图谱。该群体的RFLP遗传图谱已被国内外许多单位和学者用于进行小麦抗病性和农艺性状的QTL分析研究。例如Roder等于1998年用以上群体构建了相应的SSR的遗传图谱。

对我国特有的小麦和大麦抗性、优质、大穗、大粒、早熟、超高产，高光效、高养分利用效率、高水分利用效率等资源，进行功能分子标记(SNP 等)、基因组测序和基因克隆及转基因研究，应该是我国小麦基因组研究的重点。

【免费下载】真菌基因组学研究进展

真菌基因组学研究进展 真菌为低等真核生物，种类庞大而多样。据估计，全世界约有真菌150万种，已被描述的约8万种。真菌在自然界分布广泛，存在于土壤、水、空气和生物体内外，与人类生产和生活有着非常密切的关系。许多真菌在自然界的碳素和氮素循环中起主要作用，参与淀粉、纤维素、木质素等有机含碳化合物及蛋白质等含氮化合物的分解。有些真菌如蘑菇、草菇、木耳、麦角、虫草、茯苓等可直接供作食用和药用，或在发酵工业、食品加工业、抗生素生产中具有重要作用。然而，也有些种类引起许多植物特别是重要农作物的病害，如水稻稻瘟病、小麦锈病、玉米腥黑穗病、果树病害等。少数真菌甚至是人类和动物的致病菌，如白色假丝酵母Candida albicans等。因此，合理利用有益真菌，控制和预防有害 真菌具有重要意义。 本文整理了已完成基因组序列测定的真菌的信息，并对真菌染色体组的历史、测序策略及其基因组学的研究进展进行了评述。 1真菌染色体组的研究历史和资源 1986年美国科学家Thomas Rodefick提出基因组学概念，人类基因组计划带动了模式生物和其它重要生物体基因组学研究。阐明各种生物基因组DNA中碱基对的序列信息及破译相关遗传信息的基因组学已经成为与生物学和医学研究不可分割的学科。由欧洲、美国、加拿大和日本等近百个实验室六百多位科学家通力合作，1996年完成第一个真核生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae的基因组测序，这 对于酵母菌类群来说是一个革命性的里程碑，并且激起了真核基因功能和表达的第一次全球性研究(Goffeau etal，1996)。随后粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe(Wood etal.2002)和粗糙脉孢 霉Neurospora crassa(Galagan etal.2003)染色体组的完成显露出酿酒酵母作为真菌模式生物的局限性。尽管如此，真菌染色体组测序的进展最初是缓慢的。为加快真菌染色体组研究的步伐，2000年由 美国Broad研究所与真菌学研究团体发起真菌基因组行动(fungal genome initiative，FGI)，目的是 促进在医药、农业和工业上具有重要作用的真菌代表性物种的基因组测序。2002年2月FGI发表了第 一份关于测定15种真菌基因组计划的白皮书。2003年6月，真菌基因组行动发表了第二份白皮书，列 出了44种真菌作为测序的目标，强调对其中10个属即青霉属Penicillium、曲霉属Aspergillus、组 织胞浆菌属Histoplasma、球孢子菌Coccidioides、镰刀菌属Fusarium、脉孢菌属Neurospora、假丝 酵母属Candida、裂殖酵母属Schizosaccharomyces、隐球酵母属Cryptococcus和柄锈病菌属Puccin& 的物种优先进行测序。之后，经过FGI、法国基因组学研究项目联(G6nolevures Consortium)、美国能 源部联合基因组研究所(The DOE Joint Genome Institute，JGI)DOE联合基因组研究所、基因组研究 院(The Institute for Genomic Research，TIGR)、英国The Wellcome Trust Sanger InstimteSanger和华盛顿大学基因组测序中心等共同努力；得到包括美国国家人类染色体研究所、国 家科学基金会、美国农业部和能源部等的资助，也有来自学术界和产业集团如著名的 Monsanto、Syngenta、Biozentrum、Bayer Crop Science AG和Exelixis等公司的持续合作，在最近 的几年里，真菌基因组学研究取得重大突破。至2008年6月1日，共有3734种生物的全基因组序列测定工作已经完成或正在进行，公开发表812个完整的基因组，其中，70余种真菌基因组测序工作已经 组装完成或正在组装，分别属于子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门和微孢子虫(Microsporidia) 的代表。此外，还有Ajellomyces dermatitidis和Antonospora locustae等20余种真菌基因组序列 正在测定中(Bemal etal．2001)。这些真菌都是重要的人类病原菌、植物病原菌、腐生菌或者模式生物，基因组大小为2．5—81．5Mb，包含酵母或产生假菌丝的酵母、丝状真菌，或者具有二型性(或多型性) 生活史的真菌，拥有与动物和植物细胞一样的的细胞生理学和遗传学特征，包括多细胞性、细胞骨架结

基因组学探究的应用前景-生物化学研究进展

基因组学探究的应用前景-生物化学研究进展20世纪90年代初，以完成人类基因组全序列测定和注释为核心任务的人类基因组计划在美国的领导下兴起.自1999年中国加入人类基因组计划到现在的10年时间里，中国基因组学得到了快速的发展，建立了先进的基因组学技术平台，并出色完成了多项重大基因组科学研究项目，对我国生命科学各个领域的发展产生了重要影响下面是小编搜集整理的基因组学探究的应用前景-生物化学研究进展的论文范文，欢迎大家阅读参考。 摘要：当代所研讨的基因组学其实是一门研讨基因组的构造框架，功用及表达产物的一门学科，据研讨基因的构造不只是蛋白质颗粒，还有许多构造复杂功用的DNA,包括三个的亚范畴，还包括构造基因组学，功用基因组学和遗传基因组学分子基因组学。最近研讨，基因组学在分子微生物药物，真菌、细菌、病毒基因，养分基因方面都有所研讨，前景是非常黑暗的而且这也是一个非常具有生命生机的新兴学科。可以造福人类，促进人类文明开展。值得去讨论。 关键词：基因组使用基因构造前景 基因组学的使用前景与剖析 养分基因组学 养分基因组学是全新的一门学问。爲什麼这麼说呢。道理很复杂，缘由也很明白，那就是以前没有人研讨过。大家都晓得的，养分是很重要的一种物质关系到我们的身心安康，所以从基因组学来研讨养分的学科是很有必要的。从中不但可以很好地效劳于人类还能是人类生

活的更好，最初还有利于基因组学的开展。养分基因组学研讨次要是养分干涉模型。随着这些功用弱小开展，全体性生物检测技术并结合了先进计算机技术生物信息学的办法的不时改良和进步，不时推进养分基因组学的开展。 毒理基因组学研讨 大家都晓得生物生活在自然界中都需求一定的进攻手腕。有些植物爲了进攻本身退化出来毒理作用，可以经过此作用来杀害入侵者或许自卫。从基因组学的方向可以研讨毒理基因组学，不但可以研讨毒理基因本身还可以爲传统毒理学检测提供更多的实际根据，阐明有毒物质怎样制毒的缘由，从而使风险评价的不确定性大大降低，目前虽然毒理基因组学只能作爲风险评价的参考，但是作爲风险评价提供所需无力的实际根据和精确的预测将会依赖独立基因组学。 乳酸菌基因组学研讨 大家都晓得酵糖类时次要的代谢产物是乳酸。乳酸杆菌是一个十分重要的菌种，所以研讨它的生理习性是十分有利于人类的，基因组学不但可以从分子角度爲我们提供研讨办法，还可以从基因角度来诠释，从事研讨乳酸杆菌的迷信家表示这是一门很有意义的学科，目前各国都在研讨这门学科以及其所带来的影响。如今迷信家重要研讨的是细菌能表达产物来自基因组的表达，所以增强研讨乳酸菌的基因组可以更好的理解基因组的表达调控翻译转录，从而破解其奥妙。 微生物药物菌功用基因组学研讨 微生物是自然界中的一支奇特的生物，形体很小却作用和影响很

进化基因组学研究进展

研究进化基因组学进展 摘要：进化基因组学是利用基因组数据研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的学科。随着近年来基因组数据的不断增加，进化基因组学得到了长足的发展。进化基因组学主要包括从基因组水平理解和诠释生物进化和新基因分析研究探索两方面的内容。本文介绍了进化基因组学研究的主要内容和较为常用的方法，以及近年来在细菌、酵母、果蝇进化基因组学方面的研究进展。 关键词：进化基因组学系统进化比较基因组学新基因 正文 随着基因测序技术的不断进步以及基因组学的飞速的发展，人们积累了大量的基因组学数据，利用所得的大量的基因组数据与进化生物学相结合，在基因组水平研究生物进化机制，随即产生了进化基因组学。 近年来进化基因组学取得了长足的进展，在研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的终极方式等方面有重大突破，对人类理解生命现象和过程有重要作用。 研究系统进化学通常包括两个关键步骤：一方面，在不同物种中鉴定同源性特佂，另一方面利用构建系统进化树的方法比较这些特征，进而重新构建这些物种的进化历史[1]。针对这两个关键步骤，传统系统进化学，常采用基于形态学数据和单个基因研究的同源性状鉴定和重建系统进化树（常包括距离法、最大简约法、概率法）[1]的方法来研究。在目前拥有丰富基因组数据的条件下，我们可以分析基因组数据，利用进化基因组学研究系统进化。 一、目前进化基因组学的研究内容主要集中于两个方面：（1）在比较不同生物的基因数据的基础上，从基因组水平理解和诠释生物进化；（2）通过对新基因的分析研究探索基因进化过程的规律两个方面。在进行全基因组进化分析方面，进化基因组学主要集中于构建系统进化树、研究基因组进化策略、研究生物功能变化和进化机制、进化和生态功能基因组学、基因注释的等方面；在新基因方面

生命科学研究进展论文

RNA干涉及其应用 摘要 RNA干涉（RNAi）是将双链导入细胞引起特异基因mRNA降解的一种细胞反应过程.它是转录后基因沉默的一种。RNAi发生过程主要分为3个阶段:起始阶段，扩增阶段，效应阶段。RNAi在生物界中广泛存在.综述RNAi现象的发现、发生机制及其应用,并展望未来的研究. 关键词 RNA干涉 RNA干涉应用 RNA interference and its application Abstract Introduction of double-stranded RNA into cells can induce specific mRNA degradation. This process is called RNA interference(RNAi). It is a kind of post-transcriptional gene silencing. RNAi patlway can be divided into three step: initiation step, amplification step and effector step . RNAi exists in a wide variety of organisms. The discovery , mechanism and application were reviewed in the paper . In addition, the out look of RNAi was introduced . Key words RNA interference application RNA 干涉(RNA interference ,简称RNAi) 是将双链RNA(dsRNA) 导入细胞引起特异基因mRNA 降解的一种细胞反应过程.它是转录后基因沉默(PTGS)的种.1998 年, Fire 等人[1]在利用反义核酸技术来抑制线虫基因表达时意外地发现,由正义和反义RNA 退火形成dsRNA 引起的基因表达抑制要比单独应用正义或反义RNA 强10 倍以上. dsRNA 引起的基因表达抑制不是正义或反义RNA 引起的基因表达抑

基因组学研究的应用前景

基因组学研究的应用前景摘要：基因组学是一门研究基因组的结构，功能及表达产物的学科，基因组的结构不仅是蛋白质，还有许多复杂功能的RNA,包括三个不同的亚领域，及结构基因组学，功能基因组学和比较基因组学。近几年，基因组学在微生物药物，细菌，病毒基因，营养基因方面都有进展，其前景是光明的。 关键词：基因研究未来结构 一、微生物药物产生菌功能基因组学研究进展 微生物药物是一类化学结构和生物活性多样的次级代谢产物，近年来多个产生菌基因组序列已经被测定完成，在此基础上开展的功能基因组研究方兴未艾，并在抗生素生物合成，形态分化，调控，发育与进化及此生代谢产物挖掘等方面有着新的发现，展现出广阔的研究前景，青霉素及其衍生的《》内酰胺类抗生素极大地改善了人类的卫生保健和生活质量，并促进研究人员不断对其工业生产菌株类黄青霉进行遗传改良和提高其产量，从而降低生产成本。经过60年的随机诱变筛选，当前青霉素产量至少提高了三个数量级，同时，青霉素的生物合成机理也得到了较为清晰的阐述，其pcbAB编码的非核糖体肽合酶ACVS~DPcbc编码的异青霉素N合成酶IPNS位于细胞质中，而苯乙酸COA连接酶PenDE编码的IPN酰基转移酶位于特殊细胞器一微体中。 研究发现，青霉素合成基因区域串联扩增，产黄青细霉胞中微体含量增加都可显著提高青霉素产量。然而随机诱变筛选得到的黄青霉工业菌株高产的分子机制尚不明确。为此，2008年荷兰研究人员联合国美国venter基因组研究所对黄青霉wisconsin54—1225进行了基因组测试和分析，并进一步利用DNA芯片技术研究了wisconsin54—1255及其高产菌株DS17690在培养基中是否添加侧链前体苯乙酸情况下的转录组变化，四组数据的比较分析发现，有2470个基因至少在其中一个条件下是差异表达的，根据更为严格的筛选标准，在PPA存在的条件下，高产菌相比测序菌株有307个基因转录是上调的，和生长代谢，青霉素前体合成及其初级代谢和转运等功能相关，另有271个基因显著下调，主要是与生长代谢及发育分化相关的功能基因。 二、乳酸菌基因组学的研究进展

进化基因组学研究进展

进化基因组学研究进展 刘超 （山东大学生命科学学院济南250100） 摘要：进化基因组学是利用基因组数据研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的学科。随着近年来基因组数据的不断增加，进化基因组学得到了长足的发展。进化基因组学主要包括从基因组水平理解和诠释生物进化和新基因分析研究探索两方面的内容。本文介绍了进化基因组学研究的主要内容和较为常用的方法，以及近年来在细菌、酵母、果蝇进化基因组学方面的研究进展。 关键词：进化基因组学系统进化比较基因组学新基因 前言 随着基因测序技术的不断进步以及基因组学的飞速的发展，人们积累了大量的基因组学数据，利用所得的大量的基因组数据与进化生物学相结合，在基因组水平研究生物进化机制，随即产生了进化基因组学(Evolutional Genomics)。 近年来进化基因组学取得了长足的进展，在研究差异基因功能、生物系统演化、从基因在水平探索生物进化的终极方式等方面有重大突破，对人类理解生命现象和过程有重要作用。 1进化基因组学研究内容 研究系统进化学通常包括两个关键步骤：一方面，在不同物种中鉴定同源性特佂，另一方面利用构建系统进化树的方法比较这些特征，进而重新构建这些物种的进化历史[1]。针对这两个关键步骤，传统系统进化学，常采用基于形态学数据和单个基因研究的同源性状鉴定和重建系统进化树（常包括距离法、最大简约法、概率法）[1]的方法来研究。在目前拥有丰富基因组数据的条件下，我们可以分析基因组数据，利用进化基因组学研究系统进化。

目前进化基因组学的研究内容主要集中于两个方面：（1）在比较不同生物的基因数据的基础上，从基因组水平理解和诠释生物进化；（2）通过对新基因的分析研究探索基因进化过程的规律两个方面[2]（如图1）。在进行全基因组进化分析方面，进化基因组学主要集中于构建系统进化树、研究基因组进化策略、研究生物功能变化和进化机制、进化和生态功能基因组学[2]、基因注释的等方面；在新基因方面主要分析基因产生机制和新基因固定及其动力学研究。 图1 进化基因组学主要研究内容 目前进化基因组学的研究有力的解决了一些基础性的进化问题，但也出现了一些未来需要急需解决的挑战。例如生物进化的本质和目前重建系统进化树方法的限制[1]。 2研究进化基因组学的方法 研究进化基因组学的方法主要包括利用基因组数据分析和研究新基因的产生和演化两种。 2.1利用基因组数据进行系统进化分析 利用基因组数据进行系统进化分析，常有基于基因序列的方法和基于全基因特征的方法。（如图2）

水稻基因组学的的研究进展

基因组学课程论文 所在学院生命科学技术学院 专业14级生物技术（植物方向） 姓名金祥栋 学号2014193012

水稻基因组学的研究进展 摘要：随着模式植物——拟南芥和水稻基因组测序的完成，近年来关于植物基因组学的研究越来越多。水稻是世界上重要的粮食作物之一，养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点，一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻基因组测序的完成及种质资源的基因组重测序，为水稻功能基因组研究奠定了基础。现综述我国水稻基因组测序和功能基因组研究历史，重点介绍了近年来在水稻基因组序列分析中获得的几项最新的研究结果。 关键词：水稻；基因组测序；功能基因组；研究历史；基因组学；研究进展 The recent progress in rice genomics research Abstract: With the completion of genome sequencing ofthe model plant-- Arabidopsis and rice，more and more researches on plant genomics emerge in recent years. Rice i s one of the most important crops in the world, raised nearly half of the world popul ation. At the same time in south rice Keegan group is smaller, with linear and linear features such as easy transformation and other gramineous plant genome, has been use d as a model crop for plant genome research of Gramineae. Genome sequencing and germplasm resources the rice genome sequencing completed laid the foundation for ric e functional genomics research. This article reviews the history and function of our ge nome sequencing of rice genome research, introduces several latest research results in recent years in the analysis of rice genome sequences. 前言 基因组是1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念，是研究生物基因结构与功能的学科，是在遗传学的基础上发展起来的一门现代生物技术前沿科学，也是现代分子生物学和遗传工程技术所必要学科，是当今生物学研究领域最热门、最有生命力、发展最快的前沿科学之一。基因组学的主要任务是研究探索生物基因结构与功能，生物遗传和物理图谱构建，建立和发展生物信息技术，为生物遗传改良及遗传病的防治提供相关技术依据。 进入21 世纪，随着全球化、市场化农业产业发展和全球贸易一体化格局的逐步形成，我国种业正面临前所未有的严峻挑战，主要表现在：依靠传统育种技术难以大幅度提高粮食单产；土地资源短缺，农业环境污染日益突出；种质资源发掘、基因组育种技术亟需创新等。水稻不仅是重要的粮食作物，由于其基因组较小且与其他禾本科作物基因组存在共线性，以及具有成熟高效的遗传转化体系，已成为作物功能基因组研究的模式植物。因此，水稻基因组研究对发展现代农作物育种技术、提升种业国际竞争力和保障粮食有效供给具有重大战略意义。 基因组研究主要包括三个层次:①结构基因组学，以全序列测序为目标，构建高分辨率的以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA 的核苷酸序列为基础的物理图谱。②功能

环境基因组学的研究进展及其应用

环境基因组学的研究进展及其应用 贾海鹰 张徐祥 孙石磊 赵大勇 程树培* （南京大学，环境学院，南京，210093） E-mail（jhy194@https://www.wendangku.net/doc/ea14901392.html,） 摘 要：本文系统地介绍了环境基因组学的基本概念、研究的主流技术平台及其在环境污染控制、健康风险检测与评价等方面地应用，并阐明了环境基因组学与生物信息学两者之间的关系。环境基因组学在分子水平上揭示了环境污染物与生物之间的相互作用，为检测、控制环境污染维护环境健康注入了新的活力。 关键词：环境基因组学 生物信息学 健康风险评价 环境污染 环境健康 1.引言 2003年4月14日，人类基因组计划(Human Genome Project)顺利完成。HGP成功地绘制出了遗传图谱、物理图谱、序列图谱和转录图谱4张图谱。这标志着人类基因组计划的所有目标全部实现。至此，HGP的研究发生了翻天覆地的变化，已从结构基因组学研究时代进入了功能基因组（后基因组）时代[1-2]，因此也就有了“人类后基因组计划”。HGP正朝着生物信息科学、计算机生物技术、数据处理、知识产权及社会伦理学研究等多方面发展，对生命科学、环境科学、医疗卫生、食品制药、人文科学各领域产生了广泛而深远的影响。环境基因组学（environmental genomics）是在人类基因组基础上发展的功能基因组内容之一，由基因组学和环境科学交叉融合而成，是一个近期发展起来的新型边缘学科，是基因组学技术和成果在环境污染保护与控制和生态风险评价中的应用，在其发展的短短的几年时间内已渗透到环境科学研究的各个研究领域并发挥着日益重要的作用。 2.环境基因组学的概念与定义 至今，国内外学者对环境基因组学还没有统一明确的定义。但是，大多数学者认为，环境基因组学（environmental genomics）的概念与毒理基因组学（toxicogenomics）密切相关。自从1999年Nuwaysir等[3]首次提出毒理基因组学概念至今，在短短的八年的时间里这一概念不断地发展和完善着。目前人们普遍采纳的定义有两种，一种是美国国家毒理学规划机构给出的定义[3]：毒物基因组学是研究外来化学物对基因活性和基因产物的影响及相互作用的科学；另一种是由世界卫生组织给出的定义[3]，认为毒物基因组学是一门与遗传学、基因组水平上RNA表达(转录组学) 、细胞和组织范围的蛋白表达(蛋白质组学)、代谢谱(代谢组学) 、生物信息学和常规毒理学结合，以阐明化学物作用模式和基因－环境相互作用的潜在意义的科学。1998年4月4日，美国国会顾问环境卫生科学委员会正式投资专项基金进行环境基因组计划研究，其目的是专门研究与环境相关疾病的遗传易感性，寻找对化学损伤易感的基因，鉴定对环境发生反应基因中有重要功能的多态性，并确定它们在环境暴露引起疾病的危险度方面的差异；在疾病流行病学中研究基因与环境的相互作用，从而改善遗传分析技术，优化研究设计，建立样品资源库，把公用的多态性应用于社会、法律和伦理学[4-7]。2001年，Miller 提出环境基因组（Environmental Genomics）是在人类基因组（HGP）基础上发展起来的后 - 1 -

植物基因组学的的研究进展

基因组学课程论文 题目：植物基因组学的的研究进展姓名：秦冉 学号：11316040

植物基因组学的的研究进展 摘要：随着模式植物——拟南芥和水稻基因组测序的完成，近年来关于植物基因组学的研究越来越多。本文主要对拟南芥、水稻2种重要的模式植物在结构基因组学、比较基因组学、功能基因组学等领域的研究进展以及研究所使用的技术方法进行简单介绍。 关键词：植物；基因组学；研究进展 The recent progress in plant genomics research Abstract: With the completion of genome sequencing ofthe model plant-- Arabid opsis and rice，more and more researches on plant genomics emerge in recent yea rs. The research progress of the 2 important model plant--Arabidopsis and rice in structural genomics,comparative genomics,functional genomics and technology methods used in this research are introduced briefly in this paper. Keywords:plant; genomics; research advances 前言 基因组是1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1986年由美国科学家Thomas Roderick提出的基因组学是指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱）、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学。自从1990年人类基因组计划实施以来，基因组学发生了翻天覆地的变化，已发展成了一门生命科学的前沿和热点领域。而植物基因组研究与其他真核生物和人类基因组研究有很大的不同。首先，不同植物的基因组大小即使在亲缘关系非常近的种类之间差别也很大; 其次，很多植物是异源多倍体，即便是二倍体植物中有些种类也存在较为广泛的体细胞内多倍化( endopolyp loidy）现象[1]。基因组研究主要包括三个层次:①结构基因组学，以全序列测序为目标，构建高分辨率的以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA 的核苷酸序列为基础的物理图谱。②功能基因组学，即“后基因组计划”，是结构基因组研究的延伸，利用结构基因组提供的遗传信息，利用表达序列标签，建立以转录图谱为基础的功能图谱( 基因组表达图谱），系统研究基因的功能，植物功能基因组学是当前植物学最前沿的领域之一。③蛋白质组学，是功能基因组学的深入，因为基因的功能最终将以蛋白质的形式体现。 近来，以水稻( Oryza sativa）和拟南芥(Arabadopsis thaliana）为代表的植物基因组研究取得了很大进展，如植物分子连锁遗传图谱的构建，在此基础上，已经在植物基因组的组织结构和基因组进化等方面得到了有重要价值的结论; 植物基因组物理作图和序列测定的研究集中于拟南芥和水稻上; 植物比较基因组作图证实在许多近缘植物甚至整个植物界的部分染色体区段或整个基因组中都存在着广泛的基因共线性，使得我们可以利用同源性对各种植物的基因组结构进行研究、分析和利用。本文主要对拟南芥、水稻2种重要的模

三维基因组学近年来的研究进展

三维基因组学近年来的研究进展 顾京晶1,2 (1.湖南农业大学动物科技学院410128;2.禽畜遗传改良湖南省重点实验室410128) 摘要:三维基因组学研究一直是国际研究的前沿热点。作者将在此文中进行介绍。 关键词:三维基因;Hi-C技术;研究 生物功能基因组研究中的核心问题在于:如何在整体水平 上解析基因与调控元件间、基因与基因间的互作,进而了解生物 在生命活动中涉及的基因复杂调控机制。在真核生物的细胞核 内,染色体遵循一定规律进行三维折叠,基因的表达、调控,以及 基因调控元件间的相互作用都基于复杂的染色体3D结构。Bickmore和van Steensel在2013年的研究表明,染色体在分裂间期的细胞核内存在长片段的核染色质区间(包括异染色质和 常染色质)和染色质疆域,同时存在短片段的增强子—— —启动子连接区域,这些染色质三维结构对细胞正常的基因表达和调控有重要影响[1]。启动子不但与邻近调控元件结合,而且与调控元件借助染色体三维结构存在长距离远程调控机制。例如:Full?wood等人于2009发现在人乳腺癌细胞系MCF7中存在大量远程调控元件参与乳腺癌关联基因的调控。Li等人于2012年在对多类癌症细胞系的研究后发现,大量的启动子与启动子的远程相互作用、基因的共调控,是通过形成特定的染色质拓扑结构来进行的,因此原本线性距离非常远的调控因子可以通过染色质折叠结构,达到空间上的近距离接触。众多科学家们基于一系列染色质构象捕获研究,发现了多种染色质的交互作用类型和染色质结构特征,其中包括启动子与启动子、增强子与启动子的交互作用、染色质区隔、染色质拓扑异构域、染色质环状结构。这些研究成果表明,基于染色质三维构象的基因调控机制的认识正在不断深入,三维基因组时代即将到来。迄今为止,对于三维基因组的研究主要集中在人类的正常以及癌细胞株、小鼠细胞株、酵母、果蝇、拟南芥和棉花中。 下面将从荧光原位杂交技术到Hi-C技术探讨三维基因学 研究所采用的技术手段。科学家们对染色质的结构关注由来已 久,从十九世纪开始到本世纪初,研究者以显微镜结合荧光原位 杂交技术,对细胞核中染色质上单个位点的空间结构进行了观 察研究,但这一阶段研究受限于当时的实验技术,只能大略对染 色质结构做低分辨率解读。随着基因组研究的不断深入和实验 技术的提高,Dekker等人在2002年对酵母的染色质构象进行了 研究,提出了称为染色质构象捕获(Capturing Chromosome Con?formation,3C)的新技术。3C技术的要点为:在完整细胞状态下,利用甲醛对DNA分子进行原位固定,将交联的蛋白质和DNA 分子固定下来,然后对染色质片段进行限制性内切酶酶切和临位连接,获得包含所有连接产物的DNA片段文库,运用获得的片段数据计算出不同位点在染色质上的交互频率,从而推测出位点之间的空间距离,进而绘制出染色质的三维空间构象交互图谱。此后,科学家们在研究两个或少数几个位点之间的3C技术基础上开发出了一系列衍生技术,如特定位点对多位点的4C (Circularized Chromosome Conformation Capture,4C),多位点对多位点的5C(Carbon-Copy Chromosome Conformation Capture, 5C),两个或少数几个位点之间的ChIP-3C,全基因组层面一个特 定蛋白介导的所有位点对所有的ChIA-PET和全基因组层面所有位点对所有的Hi-C技术。在这些技术中,ChIA-PET和Hi-C 技术都可以通过二代高通量测序技术获得海量数据,从而建立高分辨率染色质构象图谱。与ChIA-PET有所区别的是,Hi-C可以无偏差的在全基因组范围捕捉到所有染色质交互信息,在现阶段已经可得到最精细分辨率为1kb的染色质构象图谱(由Rao 等人在2014基于人淋巴母细胞系研究)[2]。Hi-C技术作为目前为止可无偏差解析全基因组范围内染色质空间构象的最有效方法,将有助于了解基因组的三维结构,推动功能基因组学研究。 参考文献 [1]Bickmore W A,Van S B.Genome architecture:domain or?ganization of interphase chromosomes[J].Cell,2013,152(6):1270-1284. [2]SuhasS.P.Rao,MiriamH.Huntley,NevaC.Durand,et al.A 3D Map of the Human Genome at Kilobase Resolution Reveals Principles of Chromatin Looping[J].Cell,2014,159(7):1665-1680. 94

宏基因组学的研究

宏基因组学的研究

宏基因组学研究进展及其应用 摘要： 本文先简要介绍了当前生物化学的一些研究热点，再针对宏基因组学展开论述，介绍了宏基因组学的产生背景和概念，当前的研究进展及应用。 宏基因组学尝试通过免培方法获得微生物的纯培养，主要技术包括DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选，可用于开发新型酶、发现新基因、筛选医药等方面。 关键字：宏基因组学；宏基因组学基本策略；文库构建与筛选；宏基因组学研究进展及其应用 引言： 微生物是地球上种类最多、数量最大、分布最广的生物群。仅原核生物(细菌和古细菌)即构成地球生物总量的的25～50 %[1]。自然条件下，包括病毒在内的微生物,通过群落广泛参与C、N、O 和S等重要元素的循环转化，在人体的食物消化、毒素降解及机体免疫反应，环境污染物降解等方面发挥着重要作用[2]。人们对于微生物的研究主要是建立在纯培养基础上，后来人们发现通过纯培养方法估计的环境微生物多样性只占总量的0.1%~1%[3]，多达99%以上的微生物是不可培养的, 其中蕴含着巨大的应用潜能——其代谢产物中可能有众多具有应用开发价值的化合物[4]。为了研究不能培养的微生物，一个全新的理念——宏基因组学应运而生，该技术不需预先培养就能开发这些微生物基因组，目前已广泛应用于微生物活性物质的开发与利用、环境微生物种群分布及动态变化分析等方面的研究[5]。 宏基因组学的提出为解决上述问题提供了一个可行途径。宏基因组学以生境中全部DNA作为研究对象，通过克隆、异源表达来筛选有用基因及其产物。由于突破了传统研究领域无法涵盖不可培养微生物的瓶颈，宏基因组学概念及研究方法一经提出，就被广泛接受。尽管在方法上还存在一定缺陷，但并不妨碍不同领域学者利用该方法来研究各种生境中微生物生态以及筛选功能基因的热情，有关宏基因组学研究的文章逐年增多[4]。 1.宏基因组学的概念 宏基因组( metagenome) 的概念是指从生境样本中取得全部微生物的基因组, 而不是采用传统的培养微生物的基因组。宏基因组的样本既包括可培养的微生物，也包括更大量的传统方法无法研究的不可培养微生物[6]。而所谓宏基因组学(也称元基因组学Metagenomics 、微生物环境基因组学Microbial Environmental Genomics、生态基因组学Ecogenomics ) 就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象，以功能基因筛选和测序分析为研究手段，以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系为研究目的的新的微生物研究方法，一般包括克隆、构建文库和功能分析筛选等工作[7]。 2.宏基因组学的基本策略及方法 2.1宏基因组学的基本策略 宏基因组学的研究还处于初期发展阶段，但其研究的基本过程和基本策略已基本清楚。在此要强调的是，宏基因组学研究有着明确的指导思想，它是在反向生物学原则指导下，基于特定生态环境基础上，依据整体、系统、动态变化

基因组学研究在功能基因组中的应用

基因组学研究在功能基因组中的应用 摘要：20世纪的最后十年，分子生物学研究发生了很大的变革，从单个基因或蛋白质研究转向大规模研究基因，从而产生了基因组学、功能基因组学等新学科。功能基因组学是在结构基因组学丰富信息资源的基础上，应用先进的基因表达技术、生物功能检测技术和生物信息学技术分析研究基因的表达、调控和功能；探讨生物的生长、发育规律的新型交叉学科。目前功能基因组学研究的内容和方法，主要包括应用微点阵、基因表达系列分析（SAGE）、蛋白质组、生物信息学等方法来研究基因组表达概况、基因组多样性、模式生物体等。 关键词：基因组学，功能基因组学，SAGE，蛋白质组学 人类基因组计划的完成意味着从结构基因组学到功能基因组学的跨越，把我们带进了后基因组时代，基因组学的研究发生了翻天覆地的变化已从结构基因组学过渡到功能基因组学。功能基因组学以揭示基因组的功能及调控机制为目标功能基因组学的研究是21世纪国际研究的前沿也是最热门的研究领域之一。本文简要介绍功能基因组学的研究进展尤其是功能基因组学的主要研究内容和研究方法，。 1功能基因组的含义 基因组(genome)这一概念于1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成。基因组学(genomics)由美国科学家ThomasRoderick于1986年提出是指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱)核苷酸序列分析基因定位和基因功能分析的一门科学。 结构基因组学(Structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域它是通过基因作图，核苷酸序列分析以确定基因组成、基因定位的一门科学，结构基因组学代表基因组分析的早期阶段以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。 比较功能基因组学(comparative genomics)是在基因组图谱及序列测定的基础上对已知的基因和基因组结构进行比较以了解基因的功能、表达机理及物种进化的学科。 功能基因组学(functional genomics)被称为后基因组学(post genomics)是利用结构基因组

人类基因组学的研究进展

人类基因组学的研究进展 基础医学院09法医王琪2009062040124 基因组学是研究基因序列如何应用的一门科学。人类有30亿个碱基对，基因组学最终的目的就是弄清全部的基因序列。它是生物和医学的基础研究，在基因诊断、基因疗法、基因药物上起着重要作用，并且带动着一批高技术产业的发展。一般来说，基因组学最早是因为鉴定和测定基因序列的研究而兴起的，比如著名的人类基因组测序计划。随着越来越多的基因组得到测序，基因链锁图谱、物理图谱和转录图谱的建立和不断完善，现在的基因组学已经从研究基因序列转移到研究基因功能上来，成为功能基因组学，也叫做后基因组学。 基因组学目前常采用的技术有：以生物信息学为基础的基因功能预测和同源性分析比对；基因的敲除和敲入；基因沉默技术，利用反义RNA、核酸酶和小干扰RNA；分子标记技术进行多态性分析研究基因的时空表达差异；基因诱捕技术；基于高通量微阵列片段排列的基因芯片技术；人工染色体转导等等。 １９９９年１２月初英国的《自然》杂志报道了完成人２２号染色体ＤＮＡ核苷酸全序列测定的学术论文，这是世界首次提供的在一条完整染色体上的全部遗传信息。对此人类基因组研究的突破性进展，在生物科学界引起了极大的反响，它是最终完成人类基因组全序列测定的重要里程碑。 众所周知，人类基因组计划（ＨＧＰ）是当代生命科学一项伟大的科学工程，它奠定了２１世纪生命科学发展和现代医药生物技术

产业化的基础。其原计划用１５年时间完成人基因组３０亿碱基对全部序列测定。具体工作分为作图和序列测定两个部分。ＨＧＰ自１９９０年正式实施以来，工作进展甚速，１９９６年己基本完成遗传图、物理图的制作。遗传图的分辨率己精确到０．７５ＣＭ左右，物理图已定位了５２０００个ＳＴＳ；基因的鉴定，己测定有新的ＥＳＴ１８０万条，全长ｃＤＮＡ和转录图的工作进展甚速。１９９８年５月美国原ＴＩＧＥ公司的Ｇ．Ｖeｎｔｅｒ博士领衔与ＰＥ公司联合成立Ｃｅｌｅｒａ公司，提出将在２００１年完成人基因组全序列的测定，轰动了全世界。Venter不用物理图谱，转而依靠有序克隆，他认为可以采用鸟枪法对人类基因组进行测序，即先将人类基因组随即拆散并克隆，随后对克隆片段进行测序，最后依靠强大的计算机功能将片段进行拼接，最终获得人类基因组的全序列。美国政府的人类基因组计划就此修改原来计划，提出了１９９８至２００３年的新目标，要提前两年完成全序列测定，而且在２００１年要完成全部染色体的“工作草图”。当前的中心工作是序列测定，包括模式生物基因组的核苷酸序列。同时，更多的实验室正积极开展功能基因组和基因多态性研究。 我国的人类基因组研究正式启动于１９９４年国家自然科学基金资助的重大项目《中华民族基因组若干位点基因结构的研究》，然而，国家高技术发展计划（８６３计划）自１９８７年开始就注意资助研究基因组的有关技术。目前，基因组研究继续获国家自然科学基金、８６３计划以及地方政府等多种渠道的经费资助。１９９８年实

基因组学研究进展论文

TILLING技术 姓名：罗洁学号：M201071486 院系：生命科学与技术学院 摘要：TILLING技术是一种全新的反向遗传学研究方法，它提供了一种高通量，低成本，规模化和高效筛选化学诱变剂EMS诱发产生点突变的技术。本文简要介绍了TILLING技术的原理和特点，并对其在植物功能基因组学，作物品种改良和在生物进化及检测多态性中的应用作了初步探讨。 Abstract: TILLING technology is a kind of brand-new reverse genetics study method, it provides a high throughput, low cost, scalization and efficient screening chemical mutagen EMS induced produce point mutations of technology. This paper briefly introduced the TILLING technology principle and characteristics of plants, and in its functional genomics, crop cultivar improvement and in biological evolution and testing polymorphism application was discussed 关键词：TILLING技术反向遗传学点突变 前言 随着越来越多的植物的基因组测序的完成，以表型筛选为主的正向遗传学方法正逐步被反向遗传学方法替代而成为功能基因组学研究的主要方法。反义RNA抑制、RNAi和插入突变是植物中常用的用于反向遗传学研究的方法，但这3种技术均需复杂繁琐的植物转基因表达载体构建过程以及组织培养、基因转化和周期极长的转基因植物筛选过程，作为常规方法仅限应用于极少数物种[1]。 基因组靶向定位诱导损伤技术(targeting induced local lesions in genomes，简称TILLING)是美国华盛顿Hutchinson癌症研究中心以Henikoff为首的科学家发展建立的[2]。它将诱发产生高频率点突变的化学诱变方法与PCR筛选技术和Li—Cor公司生产的4300DNA遗传分析系统的双色红外荧光高通量检测技术有效结合，快速有效地从化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)诱变产生的突变群体中鉴定出点突变，这一全新的、高通量、低成本的反向遗传学研究方法大大地方便了植物基因组学的研究。在TILLING技术基础上发展起来的Ecotilling(ecotypic TILI ING)技术不用化学诱变，可以直接探知存在于特定群体中某个基因或基因群的多态性(等位基因)，识别单碱基突变(SNP)、小片段插入、微卫星重复等，为基因功能研究和生物进化提供重要信息[3]。 最初的TILLING是利用DHPLC对DNA池中的突变进行检测（McCallum et al., 2000a; 2000b）。为了进一步提高这个方法的效率，适应大规模筛选的要求，Colbert 等（2001）对TILLING 作了改进。他们将所获PCR 片段先用特异性识别错配碱基的内切酶酶切异源双链核酸分子，再用变性的序列胶电泳分离酶切产物，用标准的图像处理程序分析点突变的存在。有几种酶已经被用于错配碱基的特异性识别、切割，包括S1 核酸酶（Howard et al., 1999）和T4核酸内切酶Ⅶ（Youil et al., 1996）。目前，使用较多的是S1核酸内切酶家族中的CELI酶，它是一种从芹菜（celery）中分离出的植物所特有的核酸内切酶（Oleykowski et al.,1998）。CELI 酶能够识别错配碱基并在错配碱基的3' 端进行切割，再用变性的序列胶（PAGE）分离酶切产物，能够将超过1kb的PCR扩增产物内的点突变定位在几个碱基对内。因此，改进的TILLING 充分运用了CELI 酶和凝胶电泳技术，从而使其成为一个低成本、高通量的筛选突变基因的技术平台。 TILLING技术的基本原理是：首先是运用化学诱变剂诱发产生一系列的点突变而获得突变群体，提取DNA并把多个待测样品DNA混合建立突变群体及其DNA池，然后利用特异性引物对特定DNA区段进行PCR扩增，通过变性和复性过程得到异质双链。如果有突变发生，那