YAC克隆——复杂基因组分析技术（综述）

ＹＡＣ克隆技术是复杂基因组研究中不可缺少的工具，有关基因组研究的许多技术都是以ＹＡＣ为基础发展起来的，包括基因组大尺度物理图谱绘制，ＹＡＣ重叠群构建及全基因组测序，基因图位克隆策略，ＹＡＣ大分子转基因技术等，这些技术在人类，动物，植物等基因组研究中已广泛应用，取得了令人瞩目的成就，本文就这些研究技术及进展作一综述。     

利用BSA-Seq方法快速定位作物农艺性状QTL/基因概述

为了利用生物学技术和手段来解决农业问题,让基因组测序技术、转基因及基因编辑等现代分子生物学技术为农业遗传育种服务,实现常规育种与分子设计育种的紧密结合,加速作物精准育种进程,近年颇受学术界关注。现梳理了一些分子生物学专用名词概念,概述了目前在正向遗传学研究中如何利用极端表型材料基于全基因组测序的BSA-Seq方法(MutMap法、MutMap+法、MutMap-Gap法、QTL-seq法)快速定位重要农艺性状的QTL/基因,为快速定位和克隆候选基因提供新思路。     

我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位

国际权威学术期刊《自然-遗传学》2011年8月29日在线发表了由中国科学家主导、通过国际合作完成的白菜全基因组研究成果,这标志着我国以白菜类作物为代表的芸薹属作物基因组学研究取得国际领先地位,这项成果对白菜类作物和其他芸薹属类作物的育种具有重要意义。这项成果是在中国农业科学院蔬菜花卉研究所和油料作物研究所、深圳华大基因研究     

植物基因定点突变与定点置换技术及其在作物遗传改良中的应用

随着大量植物基因组测序工作的完成及EST数据库的充实，利用基因定点突变与定点置换技术精细的研究基因功能是功能基因组学研究的重要手段。同时，基因定点突变与定点置换技术可以克服现有转基因技术的基因沉默和位置效应等诸多缺陷，在植物遗传改良方面具有重要的意义。基因定点突变与定点置换技术在酵母和小鼠胚胎干细胞中已经比较成熟，但在高等植物中同源重组频率非常低，限制了其使用。新近研究发现，利用锌指核酶（Zinc finger nucleases，ZFNs）引入DNA分子的定点断裂（double-strand breaks, DSBs）可以高效介导基因的同源重组，使得ZFN成为遗传工程的一个研究热点。利用嵌合寡核苷酸(Chimeric oligonucleotides)可以介导基因的单碱基定点突变，在植物遗传改良上有广阔的应用前景。对同源重组相关的调控途径进行基因修饰也可以提高植物的基因打靶效率。植物基因定点突变与定点置换技术难题的攻克，必将加快植物功能基因组研究的步伐，同时给植物基因工程育种带来新的革命。     

草莓分子标记技术发展与应用

栽培草莓(Fragaria×ananassa)为八倍体多年生草本植物,具有复杂的遗传背景,多数农艺和品质性状均为多基因控制,为草莓的遗传育种工作带来了挑战。DNA分子标记直观反映基因组的差异和变化,对于遗传高度杂合、生产周期长的多年生果树来说,能够有效提高育种效率。近年来,分子标记技术在果树辅助育种、基因定位、遗传图谱构建、QTL定位、品种鉴定和基因组研究等方面应用广泛,有力地推动了果树分子育种的发展。本文综述了分子标记技术在草莓生产育种中的研究应用现状,以期为后续的研究提供参考,推动草莓的生产和育种。     

苏云金芽孢杆菌基因组研究概况

迄今为止，全球已有2个Bt株菌株完成了全基因组测序，1个Bt菌株正在拼接中，15个Bt菌株正在进行测序中。已有22个晚质粒完成了全序列测定。助是作为生物农药使用最广泛的微生物菌株，也是最为成功地将其杀虫晶体蛋白基因应用于植物转基因的微生物。在基因组进化、新基因发现、基因表达调控等方面一直是科学家研究的热点，并取得了相当多的成果。本文概述了苏云金芽孢杆菌基因组测序现状、基因组特征及比较基因学等方面的研究进展。     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

拷贝数变异的研究方法及其在畜禽中的研究进展

拷贝数变异(copy number variation,CNV)是近年来发展起来的和SNP互补的一种重要的基因组遗传变异形式。它不仅与畜禽的疾病及发育异常有关,还与许多体型外貌特征及经济重要性状相关联。联合使用SNP和CNV这两种遗传标记,将为深入理解畜禽复杂性状的分子机制和遗传基础提供新的思路,并在标记辅助育种中有着广阔的应用前景。全基因组范围内的CNV研究的技术方法主要有比较基因组杂交芯片(CGH)、高密度SNP分型芯片及基于近年来正在兴起的新一代测序技术的全基因组重测序,对于已经检测出的CNV,根据序列特点可以采用基于PCR和杂交的技术方法对其基因型进行判定。2008年以来,利用CGH芯片、高密度SNP芯片和新一代测序等技术对畜禽的基因组CNV开展了一系列研究。本文综述了目前全基因组范围内CNV检测方法及特定CNV的分型方法,并列举了CNV在畜禽中的所取得的一系列研究进展,为从事同类研究的人员提供一定的参考资料。     

洛阳牡丹产业化发展探究

牡丹作为洛阳市的特色产业,为洛阳市带来了逐年递增的经济收益。在乡村振兴的大背景下,洛阳市政府推动牡丹产业的转型升级,从而促进牡丹产业化的发展。基于此,通过对洛阳牡丹产业发展现状和存在的问题进行分析,提出洛阳牡丹产业化发展相应的措施,促进洛阳特色农业的发展。     

基因表达系列分析法(SAGE)的改进及其在植物功能基因组研究中的应用

基因表达系列分析方法(SAGE)是一种新的基因表达分析方法,与基因芯片技术一样具有高通量的特点,可测定特定组织的基因表达水平,在全基因组水平上同时定量检测数万个基因表达模式;可在未知目的基因的前提下,分析来自一个细胞的全部转录本信息;对已知或未知基因表达进行定性和定量分析。目前,虽然在疾病、发育、细胞凋亡、药物筛选等多个领域已有利用SAGE方法进行的研究,但该方法在植物功能基因组研究中的应用相对较少。本文主要综述了该方法在RNA用量、PCR循环次数、SAGE效能和可靠性、标签长度和未知标签分析等方面的改进及其在植物中构建SAGE文库、筛选新基因、基因表达图谱分析等方面的应用,从而为其在植物功能基因组研究中的进一步应用提供理论参考。     

高粱基因组学研究进展

高粱是世界上主要的谷物作物之一,是越来越重要的生物燃料作物,是恶性杂草约翰逊草的祖先,同时也是很多具有复杂基因组的热带禾本科植物的植物学模型。因此高粱成为植物基因组学研究的主要对象之一。高粱基因组学研究的丰富历史随着重要的自交系材料BTx623全基因组测序的完成而达到顶峰,这为更好研究高粱基因及其相关功能打下了基础。对甘蔗亚族谷类植物以外的植物的更进一步的基因组特征分析,将有利于发现基因组大小和结构进化的机制,水平和模式,为进一步研究甘蔗和其它重要的经济作物奠定基础。     

人类基因组测序在疾病预防和治疗中的应用(英文)

由于在 DNA 测序技术上的重大突破,基因组测序已经成为了医疗中重要的工具。1000 基因组项目和 ENCODE 项目对于基因组中变异和功能提供了全面的注释,这对于测序技术在医疗中的应用将会有巨大的助益。如今测序技术在检测造成罕见孟德尔遗传疾病的突变上取得了巨大的成功。此外,对于癌症基因组的测序能够全面地检测基因组中的各种变异,这为癌症带来了更加准确的分类和更加靶定的治疗方案。相对而言,基因组测序在常见疾病和病毒细菌治疗上的应用还十分有限,但其前景仍非常光明。更加重要的是,了解基因组的信息不仅可以帮助疾病治疗,还能够在疾病预防中发挥巨大的作用(比如,婴儿基因遗传病的提前检查预测)。整个社会仍然需要解决诸如高成本,测序数据处理中对大量计算处理的高硬件需求和不成熟的交流渠道来真正的使测序技术完全在临床医疗中发挥出其作用。但是,这些问题都极可能在不远的将来由新的测序技术,云计算和更好的教育一一解决。本综述着重于介绍了最近几年基因组测序在疾病治疗和预防方面的新应用和新成果。     

果树叶绿体基因组测序及系统发育研究进展

叶绿体是植物细胞中进行光合作用的细胞器,含有相对独立的基因组信息,这些遗传信息在揭示物种起源、进化及不同物种间的亲缘关系等方面具有重要价值。同时,叶绿体转基因技术因其定点整合、高效表达及安全性好的优势成为植物基因工程的研究热点之一。本文归纳了果树叶绿体分离、叶绿体DNA提取以及测序的发展历程,基于叶绿体全基因组测序结果探讨了果树叶绿体基因组的组成、结构特点及其与系统发育的关系,旨在进一步了解果树叶绿体基因组的研究现状、发展趋势和应用前景。     

基因组序列界定标准的建立

1996年,来自世界基因组测序中心的主要研究人员在美国加州沃尔纳特克里克百慕达群岛的会议中将一个完整的基因组序列界定为:一个错误率为一万个碱基中只有一个或者少于一个错误的没有间隙的序列。这有效地设定了人类基因组序列的质量标准,并很快用于其它基因组测序中。如果一个基因组序列并没有满足这一严格的标准,它只会被认为是"草图"。     

我校参与并出色完成微生物基因组测序项目

20 0 1年 1 0月 3 0日 ,上海、北京、广西等科学家在国家人类基因组南方研究中心宣布 ,经过联合攻关 ,最近完成了三种重要的人类和植物病原微生物——钩端螺旋体、表皮葡萄球菌和黄单胞菌的全基因组测序 ,取得了国际领先的科研成果。我校校长唐纪良博士和分子遗传研究所何勇强博士到达上海并参加了为此而举行的新闻发布会。据了解 ,在此次基因科研中 ,广西大学主持承担了其中的“野油菜黄单胞菌全基因组序列测定与突变体库的构建”项目并出色完成了任务。据介绍 ,在承担了国际人类基因组测序计划任务的同时 ,我国还启动了微生物基因组测序计…     

流式细胞术在兰科植物中的应用

兰科是重要的观赏、药用园艺植物,在长期的进化演变中形成了丰富的形态类型和复杂的染色体倍性,并普遍存在内多倍性现象。挖掘兰科的遗传信息是育种研究中重要的基础工作。流式细胞术作为一种高通量的细胞分析和分选技术,在植物DNA含量、细胞周期和倍性鉴定等方面应用广泛。本文主要综述流式细胞术在兰科基因组大小测定、染色体倍性分析和内多倍性研究等方面的应用,为进一步利用流式细胞术开展兰科植物杂交育种、染色体结构、进化分类等相关研究提供参考。     

茂原链霉菌DSM 40847全基因组测序及序列分析

茂原链霉菌（Streptomyces mobaraensis）是一种高GC含量的革兰氏阳性放线菌,它广泛用于生产转谷氨酰胺酶、博来霉素、莫能霉素等。目前,还没有相关研究报道茂原链霉菌的全基因组序列,这限制了基于功能基因挖掘和利用的定向育种以及分子遗传研究。本研究首次通过高通量测序技术对茂原链霉菌DSM40847进行全基因组测序,使用Velvet软件进行拼接得到266 contigs,整个基因组大小约7.5 Mb,GC含量为73.2%,序列已提交至美国国立生物技术信息中心（NCBI）的GenBank数据库。通过对基因组序列进行分析,成功鉴定转谷氨酰胺酶酶原激活相关蛋白基因,同时对该菌株的次级代谢产物合成基因簇进行了预测,相关研究结果将为茂原链霉菌的功能基因组学研究提供基础数据。     

土壤宏病毒组的研究方法与进展

土壤是病毒遗传多样性的储存库,但由于土壤自身特性及技术手段的限制,基于传统培养方法对土壤病毒的研究及功能认知存在局限性。宏病毒组学技术能直接从土壤环境样品中获取病毒基因组,随后通过高通量测序、拼接组装、ORF预测,最终可对病毒基因进行功能注释,极大地丰富了对土壤病毒功能的认识。本文在阐释土壤病毒DNA提取、测序与病毒判别、功能基因注释等研究方法的基础上,重点探讨了单株噬菌体基因组,及近年来国内外土壤与极端陆地环境中宏病毒组研究进展。并对土壤宏病毒基因组研究的前沿和发展趋势进行了总结,强调了土壤病毒研究的整体化、技术流程规范化以及病毒资源库完善化的重要性。     

江南牡丹茎段愈伤组织诱导与植株再生

为探讨不同培养基、不同植物生长调节剂对江南牡丹茎段愈伤组织诱导及植株再生的影响,本研究以江南牡丹凤丹幼嫩茎段为材料,通过愈伤组织途径建立了植株再生体系。结果表明:改良MS培养基为牡丹茎段愈伤组织诱导的最佳培养基,愈伤组织最高诱导率为93.3%,最佳的培养基组合为改良MS+2,4-D0.2mg·L-1+6-BA2.0 mg·L-1+NAA0.3 mg·L-1。在愈伤组织分化过程中,加入KT0.2mg·L-1效果最好,有机物也能促进愈伤组织分化,其中加入水解酪蛋白300 mg·L-1效果最佳。牡丹茎段愈伤组织分化培养基为改良MS+KT0.2 mg·L-1+6-BA0.3 mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1,分化率为37.8%,牡丹愈伤组织不定芽在1/2MS+IBA0.2 mg·L-1条件下能够诱导生根,诱导率为最高的13.3%。本研究结果将为进一步开展江南牡丹的高效再生体系和转基因育种等研究提供技术支持和理论依据。     

牙鲆微卫星标记遗传连锁图谱的构建

为了实现分子标记或基因辅助育种在牙鲆养殖中成功运用,并快速提高牙鲆产量,使用微卫星标记首次构建了国内第一张牙鲆遗传连锁图谱。采用基因组测序的方法,筛选出大量微卫星序列,从中随机挑选1 000条序列设计合成引物,利用2009年建立的第10号家系为作图群体,使用JoinMap4.0软件,构建了牙鲆(Paralichthys olivaceus)SSR标记遗传连锁图谱。雌雄图谱分别由24个连锁群组成,其中雌性图谱标记212个,总长度1 320.4 cM,覆盖率为77.7%;雄性图谱标记198个,总长度1 361 cM,覆盖率为76.1%。每个连锁群长度变动在9.3～116.1 cM之间,连锁群上的标记数在3～21个之间。各连锁群上的SSR标记并不是均匀分布的,其中1、3和8号连锁群存在标记密集区。该图谱能够进行初步的QTL定位分析和基因定位相关研究,为开展牙鲆基因和QTL的精细定位及分子标记辅助育种(MAS)等提供更有效的依据。