功能基因组学的研究方法_韩佃刚

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

基因组学的研究内容

基因组学的研究内容结构基因组学：基因定位；基因组作图；测定核苷酸序列功能基因组学：又称后基因组学（postgenomics基因的识别、鉴定、克隆；基因结构、功能及其相互关系；基因表达调控的研究蛋白质组学：鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式遗传图谱（genetic map）采用遗传分析的方法将基因或其它dNA序列标定在染色体上构建连锁图。遗传标记：有可以识别的标记，才能确定目标的方位及彼此之间的相对位置。构建遗传图谱就是寻找基因组不同位置上的特征标记。包括：形态标记；细胞学标记；生化标记；DNA 分子标记所有的标记都必须具有多态性！所有多态性都是基因突变的结果！形态标记：形态性状：株高、颜色、白化症等，又称表型标记。数量少，很多突变是致死的，受环境、生育期等因素的影响控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就是基因标记。

细胞学标记明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数量特征：染色体的核型、染色体的带型、染色体的结构变异、染色体的数目变异。优点：不受环境影响。缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生长发育不利生化标记又称蛋白质标记就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。如：同工酶、贮藏蛋白优点：数量较多，受环境影响小 ?

缺点：受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息 DNA 分子标记：简称分子标记以 DNA 序列的多态性作为遗传标记优点： ? 不受时间和环境的限制 ? 遍布整个基因组，数量无限 ?

不影响性状表达 ? 自然存在的变异丰富，多态性好 ? 共显性，能鉴别纯合体和杂合体限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism ， RFLP ） DNA 序列能或不能被某一酶酶切，

全基因组关联分析的原理和方法

全基因组关联分析(Genome-wide association study;GWAS)是应用基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide ploymorphism ，SNP)为分子遗传标记，进行全基因组水平上的对照分析或相关性分析，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。随着基因组学研究以及基因芯片技术的发展，人们已通过GWAS方法发现并鉴定了大量与复杂性状相关联的遗传变异。近年来，这种方法在农业动物重要经济性状主效基因的筛查和鉴定中得到了应用。全基因组关联方法首先在人类医学领域的研究中得到了极大的重视和应用，尤其是其在复杂疾病研究领域中的应用，使许多重要的复杂疾病的研究取得了突破性进展，因而，全基因组关联分析研究方法的设计原理得到重视。人类的疾病分为单基因疾病和复杂性疾病。单基因疾病是指由于单个基因的突变导致的疾病，通过家系连锁分析的定位克隆方法，人们已发现了囊性纤维化、亨廷顿病等大量单基因疾病的致病基因，这些单基因的突变改变了相应的编码蛋白氨基酸序列或者产量，从而产生了符合孟德尔遗传方式的疾病表型。复杂性疾病是指由于遗传和环境因素的共同作用引起的疾病。目前已经鉴定出的与人类复杂性疾病相关联的SNP位点有439 个。全基因组关联分析技术的重大革新及其应用，极大地推动了基因组医学的发展。(2005年, Science 杂志首次报道了年龄相关性视网膜黄斑变性GWAS结果,在医学界和遗传学界引起了极大的轰动, 此后一系列GWAS陆续展开。2006 年, 波士顿大学医学院联合哈佛大学等多个研究机构报道了基于佛明翰心脏研究样本关于肥胖的GWAS结果(Herbert 等. 2006);2007 年, Saxena 等多个研究组联合报道了与2 型糖尿病( T2D ) 关联的多个位点, Samani 等则发表了冠心病GWAS结果( Samani 等. 2007); 2008 年, Barrett 等通过GWAS发现了30 个与克罗恩病( Crohns ' disrease) 相关的易感位点; 2009 年, W e is s 等通过GWAS发现了与具有高度遗传性的神经发育疾病——自闭症关联的染色体区域。我国学者则通过对12 000 多名汉族系统性红斑狼疮患者以及健康对照者的GWAS发现了5 个红斑狼疮易感基因, 并确定了4 个新的易感位点( Han 等. 2009) 。截至2009 年10 月, 已经陆续报道了关于人类身高、体重、血压等主要性状, 以及视网膜黄斑、乳腺癌、前列腺癌、白血病、冠心病、肥胖症、糖尿病、精神分裂症、风湿性关节炎等几十种威胁人类健康的常见疾病的GWAS结果, 累计发表了近万篇论文, 确定了一系列疾病发病的致病基因、相关基因、易感区域和SNP变异。) 标记基因的选择： 1)Hap Map是展示人类常见遗传变异的一个图谱, 第1 阶段完成后提供了 4 个人类种族[ Yoruban ,Northern and Western European , and Asian ( Chinese and Japanese) ] 共269 个个体基因组, 超过100 万个SNP( 约1

癌症基因组学研究概要

医脉通2013-08-27分享人们对于肿瘤治疗的关注越来越多的集中于以特定分子突变为基础的更加精确的治疗。在2013年的ASCO会议上，一些振奋人心的摘要展示了这种向分子靶向治疗的转变如何改变了抗肿瘤药物的应用范围。尽管这些摘要也许并不是本次会议上最独特、最重要的分子方面的研究，但它们清晰的阐述了这个快速发展的领域的范围和复杂性。从黑色素瘤到肺癌在近50%的黑色素瘤患者中，BRAF的激活突变被证明是一个重要的肿瘤进展的驱动因素[1]，但这种突变在非小细胞肺癌中极为少见（发生率小于２％）。为了评估在非小细胞肺癌中进行BRAF抑制的生物学和临床有效性，研究人员用达拉菲尼对17例BRAF阳性的非小细胞肺癌进行了治疗。达拉菲尼是一种用来治疗BRAF突变阳性的黑色素瘤的抗肿瘤药物[2]。截止至报道时，研究人员对13例之前接受过化疗的患者进行了疗效评估，其中7例获得部分缓解，1例为疾病稳定状态。这种反应在1例患者身上持续了49周。至报道时大部分患者还在进行积极的化疗。从肺癌到结直肠癌在2%-5%肺腺癌患者中可以找到ROS1和ALK重排，且这些患者对于特定酪氨酸激酶抑制剂十分敏感[3-4]。研究者评估了236例转移性结直肠癌患者，发现其中3例（占整体的1%）存在ALK重排或ROS1突变[5]。研究者们将进行更多的试验来明确这些分子突变是否对特定的靶向抗肿瘤药物有临床反应，如同在肺癌中观察到的那样。重新定义PARP抑制剂的治疗对象之前报道的一项2期临床试验显示了在对铂类为基础的化疗方案有二次反应的晚期浆液性卵巢癌患者中使用PARP抑制剂奥拉帕尼作为支持治疗时可延迟疾病进展时间[6]。更早期的数据显示PARP抑制剂可能对5%-10%的存在BRCA突变的卵巢癌患者有效[7]，研究者对这项入组了265例患者的临床试验中能获得BRCA突变状态的218例患者进行了重新分析[8]。在这218例患者中，与安慰剂组相比，使用奥拉帕尼治疗的患者疾病进展中位时间增加了近3倍（11.2月vs 4.1月）。重新评估未知来源肿瘤的定义通过现代技术，大部分被诊断为未知来源肿瘤的患者可最终确定原发肿瘤的位置[9]。然而，也有一小部分低分化的未知来源肿瘤的患者目前仍无法确定原发肿瘤的位置，且这部

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.360docs.net/doc/3d5840079.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 -

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）

基因组学复习参考

基因组学复习参考（个人见解） 1、原核与真核生物基因组在结构与进化上的异同（古细菌也要留意） 2、遗传图、物理图的绘制方法 3、什么是重复序列？重复序列的种类有哪些（包括原核与真核生物）？ 4、DNA测序的基本方法有酶法（桑格法）、化学法两种，描述其原理，解释两种方法的化学反应原理。（可绘图） 5、全基因组序列的测定方法有两种：散弹法和逐个克隆测定法。以细菌基因组（水稻基因组等）为例，解释测定全基因组DNA序列的基本过程和基本原理。 6、近年来蛋白质组学有哪些主要研究方法？它们的基本原理是什么？ 7、表观遗传学的定义、包括哪些内容、研究方法 8、转录组的定义、研究的基本方法和实验原理 9、列举第二代测序仪的种类及基本测序原理？ 10、全基因组关联性研究和研究的基本方法？（GW AS）这些是基因组学中比较重要的十大问题。其余还有 1、列举几种已经测定序列的生物基因组（如人类、小鼠、鸡、水稻、家蚕和果蝇等） 2、SNP、EST、LGT、VGT、RNA-Seq、酵母双杂交、SAGE、RT-PCR\GC含量、宏基因组、泛基因组等概念 3、分子生物学相关问题：RNA的剪切的几种形式，生物获得新基因的基本途径，非编码RNA的种类与功能，DNA的修复，组蛋白修饰等 4、细胞生物学相关问题：肿瘤细胞特征及肿瘤发生关键因素，线粒体、叶绿体特点及起源 5、生物信息学相关问题：常用的生物信息学数据库及序列比对常用的软件和其特点，基因识别的常用软件和原理 6、基因工程相关问题：基因组文库构建与常见载体等下面是咱们所基因组学的考试大纲还有历年基因组学试题，大家可以参考一下，希望对大家复习有所帮助。中国科学院北京基因组研究所研究生入学考试《基因组学》考试大纲一、考试内容 1.基因组导论考试内容 ●基因组学的研究对象和发展历程 ●基因在DNA水平、RNA和蛋白质水平的定义 ●基因组的定义和基因组的分类 ●基因学研究的基本内容 ●基因组学研究的基本技术与方法考试要求 ●了解基因组研究的基本对象、内涵和最新进展

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

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

基因组学分析

第八章基因组学分析基因组（Genome）指一个生物体中所有的遗传信息的载体DNA。原核生物基因组与真核生物基因组有着很大的区别，原核生物的基因组比较简单，一般由一条染色体（有些细菌有多条染色体）和若干个质粒组成。除少数细菌外，细菌的染色体一般由一条环状双链DNA组成。染色体高度折叠、盘绕聚集在一起，形成致密的类核(nucleoid)，类核无核膜与胞浆分开，类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋（图8-1）。染色体DNA链上与DNA复制、转录有关的信号区域优先与细胞膜结合，连接点的数量随细菌生长状况和不同生活周期而异。这种连接有助于细胞膜对染色体的固定，并在细胞分裂时将染色体均匀的分配到子代细胞中。图8-1：大肠杆菌染色体DNA的类核结构，中间实心圆为中央类核，四周的为DNA环。从1995年美国基因组研究所（The Institute for Genomic Research, TIGR）发表第一株细菌——流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae RD）的全基因组序列以来，现已发表了150多株细菌的基因组全序列(表8-1)，其中包括古细菌和真细菌，既有病源微生物也有非病源微生物。这些已完成全基因组测序的细菌很具代表性，有在极端条件下生长的嗜热菌，耐盐菌，耐酸菌；有厌氧菌，兼性厌氧菌和需氧菌；有营养要求不高的大肠杆菌，较难培养的枝原体，只在活细胞内生存的衣原体和立克次体。在未来的几年时间里，还将有更多株原核生物的基因组全序列被测序，预示着原核生物基因组研究将对21世纪的生命科学研究中起着推波助澜的作用。第一节微生物基因组概述 1、基因组大小曾经有很多方法用于细菌基因组大小的研究，包括比色法、DNA复性动力学、酶切片段的二维胶电泳，这些方法现在都已经被脉冲场电泳（Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE）技术所取代。虽然原核生物的基因组大小相对比真核生物要小，但是最大的原核生物基因组碱基数与最小的真核生物基因组碱基数大小有部分重叠（图8-2）。细菌的基因组大小相差也很大，目前已知完成全基因组序列测定的细菌中，基因组最小的生殖道支原体（Mycopalsma genitalium）只有0.58 Mb，最大的日本慢生根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum USDA 110）有9.11 Mb（表8-1）。 2、编码密度高与真核生物不同，原核生物基因组的编码序列占基因组总序列的比率很高，达90％左右。如果基因的

基因组学总结

一、前言继20世纪50年代Watson和Crick揭示了遗传信息携带者DNA的双螺旋结构后，近50年来分子生物学的发展势如破竹。60年代中期遗传信息传递的中心法则的初步确定；70年代基因重组理论和技术的崛起；以及近二三十年来基因的表达和调控及相关的发育分子生物学的进展；蛋白质翻译后加工、折叠、组装、转运，生物大分子相互识别、信号转导的深入研究等；一个个里程碑工作接踵而来。人类基因组计划业已完成，不久完整的人类基因组序列将呈现在人们面前。一个崭新的时代——后基因组时代已经来临。基因即DNA分子上有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，基因组即细胞或生物组的全部遗传物质，遗传物质即基因的编码序列，大量的非编码序列同样含有遗传物质。1985年美国科学家率先提出了人类基因组计划（HGP：Human Genome Plan），1990年正式启动。这是一项规模宏大的跨国跨学科的科学探索工程，其宗旨在于测定人类染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨认其载有的基因及其序列，从而达到破译人类遗传信息的目的。该项计划是继曼哈顿计划和阿波罗登月计划之后人类历史上的一个伟大工程。2001年人类基因组工作草图的发表被认为是人类基因组计划成功的里程碑，2005年人类基因组计划的测序工作已经基本完成，同时制作出了遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱四张图谱。二、人类基因组计划的成功完成对人类的意义 1、对人类各个领域的贡献 a 对人类疾病基因研究的贡献：人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿氏舞蹈症、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。 b 对医学的贡献：基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。 c 对生物技术的贡献：对研发基因工程药物和诊断研究试剂产业有巨大推动。 d 对细胞、胚胎、组织工程的贡献：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。 f 人类基因组计划的完成，在社会经济、生物进化等方面都有重要影响。 2、基因检测在个体化医学方面的应用人类基因组计划和一系列的实验完成之后积累的大量的数据资料，科学家们面临的挑战就是如何利用这些数据的巨大潜力去改善人类的健康状况并使人类更好的生存，探索出一条造福人类健康的崭新途径。大部分表型都是由遗传因素（基因及其产物）和非遗传因素（环境因素）交互作用，HGP的研究成果以及基因组学的研究，有助于我们了解遗传因素在人类健康和疾病中的角色，精确确定非遗传因素，并迅速将新发现用于疾病的预防、诊断和治疗。例如鉴定基因及其路径在健康和疾病中的角色，测定它们与环境因素之间的关系，预测药物反应，疾病的早期诊断，疾病在分子水平上的精确分类等。因此基因组学的进展将推动人们发展相应基因组研究方法，对人类基因组可遗传变异进行更为深入细致全面描述和分析。目前科学家们建立起一套人类基因常见差异的细目，包括核苷酸多态性（SNPs），小的缺失和插入，以及其它结构上的

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,复习

“基因组学”精要第1章基因组学概论基因组学：研究基因组的组成与功能的生物学分支学科结构基因组学：以全基因组测序为目标的基因结构研究，通过基因组作图、可算序列分析来确定基因组成、基因定位的科学。功能基因组学：利用结构基因组学提供的信息，以高通量大规模实验方法，及统计与计算机分析为特征，全面系统地分析全部基因功能学科 1、简述基因组学研究的意义？ a)基因组学已经成为现代生命科学的核心领域，催生了许多新兴的生命科学的分支学科与交叉学科，如功能基因组学、进化基因组学等； b)基因组结构域功能的解读可为医学、健康、农业、林业、畜牧业与医药工业的发展和技术创新提供理论依据。 c)基因组学的研究涉及众多领域，尤其是在人类疾病基因的研究，发挥了十分重要的作用。 d)疾病的遗传学基础； e)对于致病基因及相关基因的克隆在基因组学研究中占据着核心的位置； f)对疾病的预防、诊断、治疗都有重要意义。第2章遗传图绘制遗传作图：采用遗传学分析方法，将基因或其他DNA分子标记标定在染色体上构建遗传连锁图的作图方法。物理作图：采用分子生物学技术，直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组的实际位置所构建位置图的作图方法。 1、简述构建遗传图谱的基本原理？

2、为何要绘制遗传图与物理图？ 1)基因组太大,必需分散测序,然后将分散的顺序按原来位置组装,需要图谱进行指导。 2)基因组存在大量重复顺序,会干扰排序,因此要高密度基因组图。 3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正。 3、简述DNA标记的类型及其特点？ ①限制性片段长度多态性标记（RFLP）：a.处于染色体上的位置相对固定；b.同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变；c.同一凝胶电泳可显示同一位点的不同多态性片段，具有共显性特点。 ②简单序列长度多态性（SSLP）：多等位性，每个SSLP都有多个长度不一的变异体。包括可变串联重复（VNTR）也叫小卫星序列，和简单串联重复序列（SSR）也叫微卫星序列。 ③单核苷酸多态性（SNP）：a.在同一个体中，常常以纯合状态存在；b.对某一特定的 SNP，同一家系中的成员可能有相同的基因型；c.SNP分子标记分布密集，数量极大。 4、为什么会产生限制性片段长度多态性（RFLP）? 由于同源染色体同一区段DNA序列的差异，当用限制酶处理时，可产生长度不同的限制性片段。这些DNA片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不同个体同一位点DNA组成的差异。限制酶识别的碱基序列具有专一性，所以用不同的限制酶处理同一DNA样品可产生与之对应的不同限制性片段，可提供大量位点多态性信息。 5、为什么基因组测序需要图谱？如果没有一个基因组图谱，在获得基因组序列过程中的主要困难是什么？因为DNA测序每次仅能读取不到1000bp的长度，为了获取全基因组序列，我们要将测序的到的小片段排列组装。为了找到各个片段的正确位置，避免出错，所以进行基因组作图绘制基因组图谱，进而将序列小片段对号入座。如果没有图谱，难以讲的达到的DNA小片段拼接组装成完整的全基因组序列。

烟草突变体库创建与功能基因组学研究

附件：《烟草突变体库创建与功能基因组学研究》项目内容与目标一、总体要求突变体通常指某个性状发生可遗传变异的材料，或某个基因发生突变的材料。长期以来，育种家尽力地发现和分离有价值的自然突变和变异材料。自20世纪70年代以来，丫射线和EMS 理化诱变创制的人工突变体在遗传育种中开始应用，此后，T-DNA 插入和转座子标签等插入突变筛选突变体法的发展，大大地加快了突变体的创制步伐。水稻、番茄、油菜等作物中已建立了一系列突变体库，但烟草突变体库的创制基本没有开展。建立烟草突变体库是烟草功能基因组学研究不可缺少的重要组成部分，是克隆和阐明烟草重要功能基因的基础和前提。随着烟草饱和突变体库的建立，可望直接获得突变基因的序列信息并确证基因序列与功能的关系，从而促进烟草重要功能基因的克隆鉴定。利用理化诱变技术创制烟草突变体库本身也是一种传统的育种技术，通过筛选突变体，可望获得一系列性状特异、能稳定遗传、有利用价值的烟草育种材料，直接应用于新品种选育。二、招标项目内容与目标（一）攻关内容。

1.利用EMS快中子诱变创建二倍体烟草（绒毛状烟草）、四倍体普通烟草的饱和突变体库。 2．利用逆转座子Tto1 和Tto2 创建四倍体烟草插入标签突变体库。 3．建立基于Tilling 技术的烟草重要功能基因克隆与验证体系。 4．建立基于PCR 技术的烟草重要功能基因克隆与验证体系。 5．建立基于逆转座子的烟草重要功能基因克隆与验证体系。 6．在建立功能基因克隆验证体系的基础上，对突变体进行初步的遗传分析并对重要农艺性状相关基因进行表达特性和功能分析。（二）攻关目标。 1 ．创建烟草饱和的突变体库 4 个（二倍体、四倍体突变体，EMS突变体和快中子突变体），突变体数达8万个；逆转座子标签突变体 2 万以上。 2.建立基于Tilling 技术、基于PCR技术、基于逆转座子的烟草重要功能基因克隆与验证体系并进行重要基因的克隆与功能鉴定。 3.阐明控制亚硝胺、钾含量、抗病等重要农艺性状的基因 3 个以上，获得低亚硝胺、高钾含量、高抗病的育种材料10 个以上。

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