林木功能基因组学及其研究策略

随着杨树等树木基因组测序的完成,林木育种进入了功能基因组学时代,林木功能基因组学研究面临的挑战是系统地对基因组中的所有预测基因进行注释和功能验证。林木功能基因组分析已经进入了高通量阶段,但要识别未知基因的确切功能,有必要了解每个基因在植物细胞所有基因活动网络中发挥的作用。因此,就必须了解各个基因在时间和空间上的表达模式。功能基因组学研究策略已经发展到能对这些成分细胞中基因的活性和浓度同时进行快速的测量。林木功能基因组学技术的最新研究进展能从全基因组进行功能分析,从而打开了林木未知基因功能研究的新途径。目前,广泛应用的林木功能基因组学研究策略有插入突变、FOX系统、蛋白质组学等。     

药用植物基因组学研究进展

药用植物代表了最古老的药物形式,在许多国家的传统医学中使用数千年.药用植物是重要的自然资源,发展中国家高达80％的人口主要依赖植物来源的药物,全世界对草药的需求正在逐年递增,预计到2050年将达到5万亿美元,药用植物及其衍生物的大规模生产是不可避免的发展趋势.现代测序技术的飞速发展促进了药用植物基因组学的研究,基于基因组学的跨学科研究以及DNA和RNA、代谢组学和蛋白质组学的高通量数据分析,药用植物在代谢途径/酶、代谢物、基因、基因网络和蛋白质-蛋白质相互作用等研究领域取得突破.结合本团队相关研究工作对药用植物基因组学的最新研究进展进行综述,涉及利用结构基因组学和功能基因组学揭示各种药用植物的基因组序列信息、物种间进化、分子化合物动态变化以及药用成分合成等方面,这些数据为重要药材资源的分子辅助育种、基因组编辑以及对活性化合物化学多样性分子机制的理解提供了重要的理论基础.许多药材的植物化学成分和潜在的健康益处尚未得到研究或仍需要更深入地研究,药用植物的未来充满未知、希望,甚至惊喜.鉴于物种的多样性、环境因素的复杂性以及药用植物的全球分布,结合基因组学加强研究工作以开发新的和改良的药用植物品种势在必行.     

禾谷镰刀菌基因组学研究进展

禾谷镰刀菌是小麦和大麦生产上一类重大的病原真菌。禾谷镰刀菌全基因组测序的完成,为禾谷镰刀菌功能基因的发掘提供了十分有利的信息。简述了禾谷镰刀菌在基因组学,包括比较基因组学和功能基因组学等领域的研究进展。     

基因组学在植物病理学中的应用

基因组学研究开创了一个新的生物学世纪,特别是在农业领域。随着遗传模式植物的利用,农业上重要生物的序列测定以及生物信息学和功能基因组学的结合使用促进了农业领域基因组学的发展。笔者就利用基因组学研究方法在植物病理学学科中所取得的一些进展进行了综述。这些研究对深入了解植物-病原菌的互作关系,最终提高植物对有害生物的抗性提供参考。     

功能基因组学研究的有力工具 --比较基因组学

比较基因组学在后基因组时代是一门重要的工具学科。通过不同物种间的基因组序列比较,可以发现生物体中蕴涵的大量生物学信息,其在功能基因组学的研究中将发挥重要作用。文章对比较基因组学的基本理论、应用策略、主要分析步骤及有关分析工具进行了概述。     

组学技术在蔷薇属植物研究进展

蔷薇属(Rosa)植物是目前世界上最主要的观赏植物之一,其种类丰富、花色各异、具有重要的经济、绿化及药用价值。随着测序技术和各项组学技术的不断发展,促进了蔷薇属以基因组学研究为基础,涵盖转录组学、蛋白质组学、代谢组学及多组学的发展,为研究蔷薇属植物物种起源、遗传多样性、基因挖掘、分子机制解析、基因互作、蛋白互作等带来新的机遇。文中旨在探讨蔷薇属植物在基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观组学、比较基因组学等方面取得的最新研究进展,并对其发展前景进行展望,以期为分子辅助育种及分子编辑提供有益指导。     

一株新发现虾源高致病性拟态弧菌全基因组特性的比较分析

【目的】对引起日本沼虾“红体病”的拟态弧菌（Vibrio mimicus, V. mimicus）Y4菌株进行全基因组特性分析,为了解该病发病机理和控制此类疾病暴发提供参考。【方法】对Y4菌株和其他6株不同来源的拟态弧菌分离株进行了初步的比较基因组学研究。【结果】7株拟态弧菌菌株的耐药基因和tRNA数量无明显区别。Y4菌株无论是基因组大小、编码基因数量、重复序列,还是插入序列,与其他拟态弧菌菌株相比都表现出一定差异,其中IS3家族的插入序列明显多于其他拟态弧菌菌株。Y4菌株含有11个特有的毒力基因,且与多种毒力因子相关。Y4菌株基因组上还存在CRISPR序列,表明Y4菌株已获得了抵抗外来病毒基因的免疫功能。【结论】从比较基因组学的角度探究了不同来源拟态弧菌菌株的差异性,为后续拟态弧菌的生物学功能研究和基因组学研究提供了一定参考。     

玉米基因组学及农艺性状基因克隆研究进展

介绍了玉米(Zea mays L.)基因组学的研究发展历程,概述了玉米基因组学的研究进展。重点论述了玉米基因组的结构特征,玉米功能基因组学的发展现状,玉米重要农艺性状的基因克隆,包括株高和株型相关基因的克隆,产量相关性状基因的克隆以及品质性状相关基因的克隆,并展望了玉米基因组学的发展前景。     

小麦基因组学研究进展

由于小麦基因组庞大而且高度重复,其基因组学相关研究一度落后于水稻和玉米等二倍体作物。随着近年来测序组装、基因编辑等技术的快速发展,小麦正式步入了以基因组功能表征为中心的新时期,这将有力促进小麦功能基因的克隆,并揭示其在不同材料间的变异类型。阐述了小麦基因组测序、功能注释、基于NGS的遗传学和功能基因组学4个方向的研究进展,以期为小麦基础研究和分子育种提供参考信息。     

水稻基因组研究的现状和展望

综述了水稻基因组学的现状及发展趋势 ,水稻是禾谷类的模式作物 ,水稻基因组研究主要集中在与QTL有关的定位。目前构建的遗传图谱已作为物理图谱、基因组测序、分离和鉴定重要基因的基础 ,水稻基因组学的下一步是功能基因组学 ,以确定基因的功能     

昆虫病原真菌基因组学及多组学研究进展

昆虫病原真菌是重要的生物防治资源,利用昆虫病原真菌防治农业害虫具有不易产生抗性、易造成昆虫病害流行、生态安全环保等优势,推广应用昆虫病原真菌控制害虫是今后生态农业的发展趋势。现代测序技术的飞速发展促进了真菌基因组学的研究,在全基因组测序、系统发育基因组学、比较基因组学以及多组学(转录组学、蛋白组学、代谢组学)联合分析等研究领域取得显著成果。文章就昆虫病原真菌白僵菌、绿僵菌、冬虫夏草菌、蛹虫草菌等基因组学的最新研究进展,结合本团队的研究工作进行综述,涉及利用基因组学及多组学联合揭示昆虫病原真菌的种内或物种间的进化、寄主范围改变、侵染过程效应蛋白鉴定、真菌代谢产物合成,以及真菌侵染机制、昆虫免疫机制、真菌-昆虫互作机制等方面,并探讨昆虫病原真菌基因组学研究的未来发展方向,为今后农业害虫生物控制的应用提供科学依据。     

苹果基因组学研究进展

从结构基因组学和功能基因组学上分别阐述了苹果基因组学的研究现状,并分析了目前研究中存在的主要问题,以期为苹果基因组学研究提供参考。     

深度学习在植物基因组学与作物育种中的应用现状与展望

[目的/意义]随着单细胞测序、高通量技术的突破,植物基因组学也取得了巨大进步,可以低成本获取多维全基因组分子表型的海量数据。深度学习技术可以作为强大的数据挖掘工具对获取的分子表型进行进一步预测和解释。当前研究表明,深度学习在植物基因组学与作物育种研究任务中取得显著效果。但目前尚缺乏对于深度学习在植物基因组学中应用的完整综述。[方法/过程]本文首先概述了深度学习方法背景,包括最新的图神经网络;随后着重从基因特性、蛋白质特性方面综述了基因组学和深度学习交叉领域的两个突出问题：1）如何对从植物基因组DNA序列到分子表型的信息流进行建模?2）如何使用深度学习模型识别自然种群中的功能变异?[结果/结论]本文总结了当前研究中如何应用传统深度学习算法、图深度学习、生成对抗网络以及可解释性AI等方法解决上述两个问题。最后分析了深度学习在未来植物基因组学研究和作物遗传改良中的发展前景。     

基于基因组学的作物种质资源研究:现状与展望

作物种质资源工作涉及面很广,包括种质资源的收集、编目、保护、繁种更新、分发利用与信息系统建立等基础性工作,作物起源、驯化与传播、种质分类、民族植物学与传统知识研究等基础研究,遗传多样性评价、重要性状表型鉴定、种质资源基因型鉴定、基因发掘和种质创新等应用基础研究。经过近百年的努力,种质资源的基础性工作已卓有成效,作物种质资源保护与共享利用体系基本建立。但由于主要基于形态学的传统研究思路和方法存在很多先天不足,种质资源基础研究和应用基础研究一直举步维艰,效率低下。随着分子标记技术和第二代测序技术的快速发展,基因组学理论和方法不断深入到种质资源研究的多个层面,使种质资源保护和创新利用发生了研究思路和方法学上的变革。基因组学研究成果为种质资源的有效收集和保护提供了理论指导,也为阐明作物起源和演化、全面评估种质资源结构多样性提供了核心理论和技术,同时大幅度提高了基因发掘和种质创新效率。特别是全基因组测序、重测序和简化基因组测序技术不断成熟,使在全基因组水平上比较不同种质资源基因组变异成为可能;在此基础上,可阐明农作物起源以及驯化、改良和传播对种质资源形成的影响,明确现有种质资源和野外种质资源群体结构和遗传多样性,提出种质资源异地保存和原生境保护的最佳策略;结合表型鉴定数据,利用连锁分析和关联分析等基因组学方法,可高效发掘种质资源中蕴含的新基因和有利等位基因,提出其利用途径和具体方案,并在种质创新过程中充分利用基因组学研究成果提高创新效率。文章评述了基因组学在种质资源研究中的应用现状,特别是在种质资源基因型鉴定、异地保存和原生境保护、作物起源与进化研究、结构多样性分析、新基因发掘和种质创新等方面的应用情况及其发展趋势。提出了今后的发展方向和工作重点,强调把基因组学理论和方法与作物种质资源研究紧密结合,为种质资源的有效保护和高效利用提供强有力的理论、技术、材料与信息支撑。