植物基因组学领域的140篇经典文章.docx

1、植物基因组学领域的140篇经典文章生命科学前沿讲座生物技术已出现了三个平台,即DNA重组,细胞培养和DNA芯片，人类基因组、蛋白组和药物是生命科学研究路上的三个阶段。1、人类基因组计划1990年,人类基因组组织(HUGO)和美国国家健康研究所(NIH)向美国国会提交美国人类基因组联合项目的5年计划,被称为“生命科学阿波罗登月计划”该计划包括中国在内的18个国家的科学家参与,总投资30亿美元,以15年的间寻找出人体100 000个或更多的基因,确定30亿个碱基对的排列顺序,建立相应的数据库,进行数据分析,分析此计划可能带来的人种、伦理及社问题这一计划还包括对一系列模式生物体基因组的全测序,如大肠

2、杆菌、酵母、拟南芥、线虫、果蝇和小鼠等,因为对这些处于生物演化不同阶段的生物体的研究是认识人类基因结构与功能不可缺少的我国1999年9月加入国际人类基因组计划,仅用半年时间,于2000年4月提前完成了第3号染色体短臂上3 000个碱基对草图,从而在这一科学丰碑上自豪地刻下中国人的名字由于技术的飞速发展和世界科学家的共同努力,研究进程不断加快,原定于2001年完成的人类基因组的基本构图提前一年,在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成,已绘制出人体97%的基因组,其中85%的基因组序列得到了精确的测定,包括了人体约30亿个碱基对的正确排序,寻找出大约35000个基因这一

3、成就受到全世界的瞩目,这一天成为人类历史上“值得载入史册的一天”2、基因芯片技术基因芯片的原型是20世纪80年代中期提出的,实际上它是一种微型多参数生物传感器生物芯片是指通过微加工和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统。近年来，以基因芯片为代表的生物芯片开发技术发展迅速，己成为生命科学发展到当代的顶尖高新技术。目前生物芯片已广泛运用到分子生物学研究，疾病的预防、诊断、治疗、新药开发、环境监测等诸多领域。新近研究发现，癌细胞带有一种被称为cxs的特有蛋白质，而健康细胞不会产生这种蛋自质，当用生物芯片检测到这种蛋白质存在就可做出诊断结论，这种诊断结论准确率是才良高的。3人类干细胞研究进

4、展1998年11月,威斯康星大学的Thomson和约翰.霍普金斯大学的Gearhart教授分别在科学和美国科学院论文集上报道,他们用不同的方法获得了具有无限增殖和全能分化潜力的人胚胎干细胞这一发现轰动了全世界,美国科学杂志将这一成果列为1999年度世界十大科技成果之榜首 细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去了再分裂能力，最终会自然衰老死亡。生物在长期的进化过程中，保留了一部分未分化的原始细胞，这种原始细胞就叫干细胞。一旦需要，这些干细胞可以按照发育途径，通过分裂而产生分化细胞。日本天阪大学的研究人员最近从患者口腔私膜细胞中提取干细胞，在特别的培养液中培养后，用于治疗眼睛角膜上皮损伤获得成

5、功。研究报告阐明，大阪大学讲师团的西田幸二接纳了4名50岁至80岁的角膜上皮损伤几乎失明的患者。西田幸二在治疗过程中，采用新开发出的千细胞理论和实验技术作指导，先在患者口腔中切一个小口，切取素片膜，然后从中分离干细胞。经过两个星期的培养，干细胞转化成了薄膜，该薄膜的透明度与角膜上皮十分相似。西田幸二将这种由干细胞培育出的薄膜植于患者眼部，手术一年后，患者视力恢复情况良好，其中一位患者的视力达到了。.70研究报告谈到，人的眼睛角膜共分5层，最外面的那层厚约5Q wm的非角化鳞状上皮叫角膜上皮，角膜上皮因疾病或外伤受到损伤往往会导致失明，虽然通过移植手术进行治疗，但可供移植的角膜却实在太缺乏了。由

6、于使用该技术的上皮细胞是从患者自身上细胞培养成的，这就解决了可移植角膜材料奇缺的大问题，还解决了过去在移植医疗中常出现的异体移植排异反应。4、生物信息学生物信息学(bioinformatics)是近年来发展并完善起来的热门交叉学科生物信息学至少包括三个重要内容,即基因组信息学、蛋白质结构模拟以及药物设计建立精确的细胞计算机模型，虚拟细胞(virtual cell)是应用信息科学的原理和技术,通过数学计算和分析,对细胞结构和功能进行分析、整合和应用,以模拟细胞和生命现象的一门新兴学科.目前国际上已有两种虚拟细胞的模型,一是1997年日本学者所建立的原核细胞能量代谢模型,另一个是1999年美国学者

7、所建立的真核细胞钙转运模型.5、神经科学神经科学最引人注目研究是人类脑计划(Human Brain Project,HBP),它是继人类基因组计划之后,又一国际性科研大计划今年Nature、Science、Trends in Neuroscience等著名学术期刊进行了报道,认为人类脑计划比人类基因组计划更复杂,函盖范围更广,是一项更加伟大的工程6、基因重组改造昆虫的技术 当代生物工程的研究开发已达到相当可观的程度，人们已经可以利用转基因技术，重组基因来改造昆虫。新近报道，美国的遗传工程学家运用当代生物工程技术，试图改造昆虫。他们这项计划首先放在用基因工程改造蚊子，是让其不能再传播疟疾。执行这

8、项研究的首席科学家是美国加州大学埃尔文分校的微生物学和分子遗传学詹姆士教授，詹姆士领导的课题组在功能基因开发成果的基础上，运用转基因技术，己在实验室条件下，培育出了转基因蚊子。这种蚊子的特点是不能传播疟疾原虫，即不能传播疟疾，此技术现在正进行室外试验。7、克隆抗盐基因导入作物 深圳市科研人员从海滨红树林每天经受海水的涨潮而茂盛如常得到启示，在中科院的大力支持下，他们找到了红树林的抗盐功能基因，并成功地克隆出抗盐基因。目前他们正在进行的工作是把克隆出的攻戊盐基因导人粮食作物和经济作物上。这就意味着，蔬菜、粮食、果树可以用海水来灌溉，从而节约的淡水资源，因此可在沿海盐碱地上种植作物。开发中心的研究

9、人员现已开发出了具有自有知识产权的转基因玉米、转基因小麦等粮食作物，还研发出了转基因蔬莱、花卉、果树等，其中有些转基因成果已通过了专利技术审查。8、诺贝尔奖获得者L.J.Ignaro教授作了题为信号分子一氧化氮的独特作用的学术报告。Ignaro教授是首位发现一氧化氮能协助男性勃起的科学家。他的这项重要发现衍生出药物“伟哥”，为阳痿带来革命性疗法。作为心血管和其他多个功能系统中的信号分子，一氧化氮还有许多未知的作用。医学界可利用一氧化氮研制更多新药，治疗高血压、中风、动脉硬化、心绞痛、心脏衰竭、肠胃溃疡等多种常见疾病。Ignaro教授在报告中探讨了一氧化氮如何强化心血管功能，帮助身体抵御疾病。在

10、随后的两天时间里，50余位专家学者将分别作大会报告和专题报告，就国际生命科学发展前沿及热点问题进行研讨和交流。9、程序性细胞死亡10、RNA干涉、small RNA11、癌基因与肿瘤12、细胞周期调控13、细胞骨架动态变化PCR引物设计 与优化（完全搜集版） - 售价 金币 2 枚 国内重点实验室分子生物学实验方法汇总实验室常用实验方法 实验室常用试剂,实验记录,实验室实用大全 123推荐植物基因组学领域的140篇经典文章1.基因组的结构和变异2.分子标记连锁图谱构建基因3.QTL定位的原理和方法4.QTL精细定位5.基因和QTL的可隆5.1插入突变方法5.2图位克隆的方法(含比较图位克隆)5

11、.3候选基因法6.资源评估和利用7.分子标记辅助选择(含分子设计育种)8.转基因8.1转基因体系和实证研究8.2转基因的生态学安全研究9.比较基因组9.1标记水平比较基因组9.2序列水平的比较研究9.3性状水平的比较研究9.4功能比较研究10.*优势研究10.1遗传学解释10.2分子生物学解释11.分子进化(主要是玉米进化)12.基于连锁不平衡的关联分析12.1实证研究12.2方法学研究13.基因组研究中的一些新技术运用13.1DNA芯片技术13.2 DNA shuffling13.3Gene Trap13.4 Gene therapy in plants13.5 TILLING 技术1.植物

12、基因组的结构和变异在越来越多的植物基因组被测完后,该研究的重要性逐渐显现,该方面的文章可以说是汗牛充栋.在玉米方面该领域的大牛是 Buckler, ES; Messing, J, Dooner HK, Doebley J ; Gaut, BS.1. Buckler, E. S., Gaut, B. S. and McMullen, M. D. (2006) Molecular and functional diversity of maize. Curr. Opin. Plant Biol. 9, 172-176这是关于玉米基因组结构的REVIEW文章,先了解大概,在细读研究文章.其任何2个玉

13、米自交系之间的遗传变异大于人和大猩猩之间的差异的经典论断充分说明玉米变异的广泛性.最近因为人类基因组研究的进展而似乎可以改写.2.Messing J, Dooner HK. Organization and variability of the maize genome. Curr Opin Plant Biol. 2006 Apr;9(2):157-63两位大牛的联合REVIEW, 值得一读.3.Goff S A, Ricke D, Lan T H, Presting G, Wang R, Dunn M, Glazebrook J, Sessions A, Oeller P, Varma H

14、, Hadley D, Hutchison D, Martin C, Katagiri F, Lange B M, Moughamer T, Xia Y, Budworth P, Zhong J, Miguel T, et al. A Draft Sequence of the Rice Genome Oryza sativa L. ssp. japonica. Science, 2002, 296: 92-100大家或许都知道这篇文章,但我相信看完的不多,尽管全基因组测序的文章许多,强烈建议大家读这篇,讨论写的太好了.同期中国测序的文章就相形见拙许多,当然之后水稻精细图谱的公布,这篇文章也可

15、以读读.4. International Rice Genome Sequencing Project. The map-based sequence genome. nature, 2005, 436: 793-8005.Fu H H, Dooner H K. Intraspecific violation of genetic colinearity and its implications in maize. Proc Natl Acad Sci USA, 2002, 99: 9573-9578该文章给我的启示许多,基因的存在和缺失也是等位基因的一种形式就是其一,尽管后来该文章的结论不断

16、被修正.6.Song R, Messing J: Gene expression of a gene family in maize based on noncolinear haplotypes. Proc Natl Acad Sci USA 2003, 100:9055-9060.宋任涛代表作之一, 与Fu的文章有异曲同工之妙,给*优势提供了新的解释.7.Brunner S, Fengler K, Morgante M, Tingey S, Rafalski A: Evolution of DNA sequence non-homologies among maize inbreds. P

17、lant Cell 2005, 17:343-360.5,6工作的基础上提供了更多的数据8. Lai J, Li Y, Messing J, Dooner HK: Gene movement by Helitron transposons contributes to the haplotype variability of maize. Proc Natl Acad Sci USA 2005, 102:9068-9073.赖锦盛的代表工作之一,为玉米基因组的扩张提供了全面的解释.9. Lai J, Ma J, Swigonova Z, Ramakrishna W, Linton E, Lla

18、ca V, Tanyolac B, Park YJ, Jeong OY, Bennetzen JL et al.: Gene loss and movement in the maize genome. Genome Res 2004, 14:1924-1931部分阐述了玉米基因组的结构的成因,更多的是插入而不是缺失.10. Morgante M, Brunner S, Pea G, Fengler K, Zuccolo A, Rafalski A:Gene duplication and exon shuffling by helitron-like transposons generate

19、 intraspecies diversity in maize.Nat Genet 2005, 37:997-1002与8讲的同一个故事.11.Tenaillon MI, Sawkins MC, Long AD, Gaut RL, Doebley JF, Gaut BS: Patterns of DNA sequence polymorphism along chromosome 1 of maize (Zea mays ssp. mays L.). Proc Natl Acad Sci USA 2001, 8:9161-9166该数据表明,在玉米基因组大约只保留了其祖先大刍草60%的遗传变

20、异.12.Messing J, Bharti AK, Karlowski WM, Gundlach H, Kim HR, Yu Y, Wei F, Fuks G, Soderlund CA, Mayer KF et al.: Sequence composition and genome organization of maize. Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101:14349-14354玉米有59000个基因的预测就出自此文.13. Bruggmann R, Bharti AK, Gundlach H, Lai J, Young S, Pontaroli AC

21、, Wei F, Haberer G, Fuks G, Du C, Raymond C, Estep MC, Liu R, Bennetzen JL, Chan AP, Rabinowicz PD, Quackenbush J, Barbazuk WB, Wing RA, Birren B, Nusbaum C, Rounsley S, Mayer KF, Messing J. Uneven chromosome contraction and expansion in the maize genome. Genome Res. 2006 Oct;16(10):1241-5114.Emrich

22、 SJ, Li L, Wen TJ, Yandeau-Nelson MD, Fu Y, Guo L, Chou HH, Aluru S, Ashlock DA, Schnable PS. Nearly Identical Paralogs: Implications for Maize (Zea mays L.) Genome Evolution.Genetics. 2007 Jan;175(1):429-39Schnable 提出的NIP概念给我们以后的关联分析和其他一系列研究提出了新的挑战,尽管在玉米基因组的频率只有1%.15. Fu Y, Emrich SJ, Guo L, Wen TJ

23、, Ashlock DA, Aluru S, Schnable PS.Quality assessment of maize assembled genomic islands (MAGIs) and large-scale experimental verification of predicted genes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 23;102(34):12282-7.看看什么是MAGI，也是Schnable的贡献，其超大的课题组（在美国而言）和永不疲倦的精力让他文章如麻，而且牛文不断。2.分子标记连锁图谱构建和基因定位该领域的理论发展最大贡献者当

24、然属于Lincoln,而玉米连锁图的构建, 全世界多个实验室都有重要贡献,比如Coe EH, 法国的Falque, 和访问过农大的Schnable.这尽管是一项非常基础的工作,但非常重要.从下面文章的清单不难看出,只要做的好有特色,同样能发好文章.其它各个重要的动植物都走过类似的历程，在植物里这一领域的研究，玉米应该还是比较靠前的，因为它不但重要，而且也算得上模式植物.16. Lincoln S, Daly M, Lander E. Mapping genetic mapping with MAPMAKER/EXP3.0. Cambridge: MA: Whitehead institute

25、Technical Report, 1992尽管新的方法不断涌现,但MAPMAKER 目前仍然是连锁图构建和基因定位的经典方法.17.Helentjaris T, Slocum M, Wright S, Schaefer A, Niehhuis J. Construction of genetic linkage maps in maize and tomato using restriction fragment length polymorphisms. Theor Appl Genet, 1986, 72: 761769玉米第一张分子标记连锁图18.Burr, B., Burr, F.,

26、 Thompson, K.H., Albersten, M. and Stuber, C. W. (1988) Gene mapping with recombinant inbreds in maize. Genetics 118, 519526玉米第一张RIL图谱19.Beavis, W. D., and Grant, D. (1991) A linkage map based on information from 4 F2 populations of Maize (Zea mays L.). Theor. Appl. Genet. 82, 636644玉米的F2图谱20.Gardin

27、er, J. M., Coe, E. H., Melia-Hancock, S., Hoisington, D. A. and Chao, S. (1993) Development of a core RFLP map in maize using an immortalized F2 population. Genetics 134, 917930.玉米第一张IF2图谱(注意不同于我们提到的IF2群体)21.Gardiner, J., Schroeder, S., Polacco, M. L., Sanchez-Villeda, H., Fang, Z., Morgante, M., La

28、ndewe, T., Fengler, K., Useche, F., Hanafey, M., Tingey, S., Chou, H., Wing, R., Soderlund, C. and Coe Jr., E. H. (2004) Anchoring 93 971 maize expressed sequence tagged unigenes to the bacterial artificial chromosome contig map by two-dimensional overgo hybridization. Plant Physiol. 134, 1317-1326.

29、遗传图谱和物理图谱的整合22.Davis, G. L., McMullen, M. D., Baysdorfer, C., Musket, T., Grant, D., Staebell, M., Xu, G., Polacco, M., Koster, L., Melia-Hancock, S., Houchins, K., Chao, S., and Coe Jr, E. H. (1999). A maize map standard with sequenced core markers, grass genome reference points and 932 expressed s

30、equence tagged sites (ESTs) in a 1736-locus map. Genetics 152, 1137117223.Natalya S, McMullen M D, Schultz L, Schroeder S, Sanchez-Villeda H, Gardiner J, Bergstrom D, Houchins K, Melia-Hancock S, Musket T, Duru N, Polacco M, Edwards K, Ruff T, Register J C, Brouwer C, Thompson R, Velasco R, Chin E,

31、Lee M, Woodman-Clikeman W, Long MJ, Liscum E, Cone K, Davis G, Coe EH. Development and mapping of SSR markers for maize. Plant Mol Bio, 2002, 48: 463-481几张玉米的高密度连锁图24.Falque, M., Dcousset, L., Dervins, D., Jacob, A. M., Joets, J., Martinant, J. P., Raffoux, X., Ribire, N., Ridel, C., Samson, D., Cha

32、rcosset, A. and Murigneux, A. (2005) Linkage Mapping of 1454 New Maize Candidate Gene Loci. Genetics 170, 1957-1966玉米的大规模基因定位及连锁图谱25.Fu Y, Wen TJ, Ronin YI, Chen HD, Guo L, Mester DI, Yang Y, Lee M, Korol AB, Ashlock DA, Schnable PS. Genetic dissection of intermated recombinant inbred lines using a new genetic map of maize.Genetics. 2006 Nov;174(3):1671-83.玉米的大规模的IDP图谱而目前各类标记(IDP, Gene, cDNA, SSR,