高通量测序技术在农作物全基因组序列测定中的应用概览

近几年飞速发展的高通量测序技术(next generation sequencing,NGS)在生命科学研究的各个领域充分展现了其低成本、高通量和应用面广等优势。在现代农业生物技术领域,利用高通量测序技术,科学家们不仅能更经济而高效对农作物、模式植物或不同栽培品种进行深入的全基因组测序、重测序,也可以对成百上千的栽培品种进行高效而准确的遗传差异分析、分子标记分析、连锁图谱分析、表观遗传学分析、转录组分析,进而改进农作物的育种技术,加快新品种的育种研究。其中,获得农作物的全基因组序列是其他研究和分析的基础。本文通过介绍近年来发表的一些利用高通量测序技术进行的农作物全基因组测定和组装的工作,展示高通量测序技术在现代农业生物技术领域的广泛前景以及其建立起来的研究基础。     

美国绘出玉米基因组草图

美国圣路易斯华盛顿大学基因组测序中心近日宣布,他们成功测序得出了玉米基因组草图,这是人类成功测序的第二种农作物基因组,第一种被测序的农作物是水稻。测序项目负责人理查德·威尔逊在“玉米遗传学会议”第50次年会上公布了玉米基因组草图。     

美科学家绘出玉米基因组草图

美国科学家2月28日在华盛顿宣布．他们成功测序得出了玉米基因组的草图,这是人类成功测序的第2种农作物基因组,第1种被测序的农作物是水稻。     

高等植物基因组测序回顾与展望

全基因组序列测定为揭示植物重要性状形成的分子和遗传机制提供了强大工具,基因组学研究正开始指引着农作物新品种培育向定向化和精确化转变.在新一代测序技术的带动下,植物全基因组测序的热潮已经到来.对迄今开展的高等植物基因组测序工作进行简要回顾,并对未来的研究热点进行展望.     

导读

得益于基因组测序技术的快速发展,生命科学已经进入后基因组时代.许多重要农作物的全基因组测序工作已经完成公布,如何快速高效地评估验证基因的生物学功能是将这些理论知识转化为生产应用的关键.自1943年德国植物学家Friedrich Laibach首次提出将十字花科拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模式植物以来[1],全球科研团队先后对这一物种展开大量的基础性研究,并逐步积累建成了一个规模庞大、功能齐全的基因组数据库(The Arabidopsis Information Resource,TAIR).     

微生物组学及其应用研究进展

随着高通量测序技术和生物信息学的发展,尤其是宏基因组在人类肠道微生物鉴定方面的应用,微生物组学应运而生。概述了微生物组的多样性及其在人体健康、农作物生长、畜牧业发展、环境治理、工业生物技术产品生产等方面的应用,并对微生物组学的研究方向和应用前景作了展望。     

新一代DNA测序技术给农业育种带来革命

利用新一代DNA测序技术,可以高效、廉价地测定所有重要农业生物的基因组序列,测定农业核心种质的基因组序列,全面了解农作物遗传变异情况,进而大规模地鉴定、克隆功能基因.基于新一代DNA测序技术的种质基因组学,将实现农业育种由经验依赖型向知识决定型的转变,给农业发展带来革命.我国应该把握这个稍纵即逝的历史机遇,树立我国农业育种强国的地位.     

水稻功能基因组学研究

水稻是迄今为止第一个被测序的农作物。随着水稻基因组测序计划的完成,以功能基因组学研究为标志的后基因组时代已经到来。综述了水稻功能基因组学的工作进展与方法,主要包括:表达序列标签(EST)c、DNA微阵列和DNA芯片、蛋白质组学、生物信息学和反向遗传学等新方法。     

高通量测序技术及其在表观遗传学上的应用

DNA测序技术是现代生命科学研究的重要工具之一,而高通量测序技术在全基因组的研究中发挥着越来越重要的作用。简要回溯DNA测序技术的产生与发展,着重从PCR扩增测序和单分子测序两个方面全面描述了高通量测序中众多代表性的技术及直接测序技术,并从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA调控等方面阐述了高通量测序技术在表观遗传学上的运用。     

DNA自动测序技术进展

Ｄ Ｎ Ａ 测序是遗传工程的重要技术之一, Ｄ Ｎ Ａ 测序技术的自动化对遗传工程的研究具有重要意义。七十年代末期, Ｓａｎｇｅｒ 和 Ｍａｘａｍ 、 Ｇｉｌｂｅｒｔ分别提出了切实可行的 Ｄ Ｎ Ａ序列测定方法。近二十年来, Ｄ Ｎ Ａ 测序技术发展很快。人们从不同方面对该技术进行了改进,并将许多先进的光学探测方法应用于 Ｄ Ｎ Ａ 测序技术中。目前已出现了许多商品化的 Ｄ Ｎ Ａ 测序仪。     

植物基因组测序的研究进展

近年来,随着测序技术的不断发展,基因组测序技术渐趋成熟并在动物和植物基因组上获得了越来越多的成功,大量植物的基因组的草图和精细图不断地被公布出来。比较和分析了三代测序技术各自的特点,对测序前的准备、基因组组装、注释和比较基因组学等方面的研究进展进行了详细的评述,阐明了植物基因组研究的特点和难点。通过植物的全基因组测序,研究者不仅可以获得该植物基因组和重要功能基因的序列信息,为从分子水平研究植物的分子进化、基因组成和基因调控等提供了一定的依据,而且还对即将测序的植物基因组研究具有重要的借鉴意义。     

DNA自动测序技术进展

ＤＮＡ测序是遗传工程的重要技术之一,ＤＮＡ测序技术的自动化对遗传工程的研究具有重要意义。七十年代末期,Ｓａｎｇｅｒ和Ｍａｘａｍ,Ｇｉｌｂｅｒｔ分别提出了切实可行的ＤＮＡ序列测定方法。近二十年来,ＤＮＡ测序技术发展很快。人们从不同方面对该技术进行了改进,并将许多先进的光学探测方法应用于ＤＮＡ测序技术中。目前已出现了许多商品化的ＣＮＡ测序仪。     

迎接21世纪农作物生物技术的挑战

近些年,农作物生物技术在世界范围内取得了飞速的发展,一批抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质的农作物新品种已培育成功。与此同时,其产业化步伐在各国政府的大力参予下正在加快,预计在下个世纪初期将成为许多国家经济的重要支柱产业之一,并在解决人类目前所面临的粮食安全、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等问题上发挥巨大作用。本文综述了农作物生物技术的发展现状,对下一世纪该学科的发展动态作了展望,并就我国农作物生物技术的发展提出了具体建议     

新一代测序技术的研究进展

大规模DNA测序技术是揭秘人类和其它生物遗传密码的重要技术,在分子生物学和基础医学领域有广泛应用。第二代测序技术的出现使DNA测序的通量大幅提高,测序的成本大幅下降,原来只有在大型测序中心才能完成的测序任务现在已经可以在更多的实验室展开。但是,早期的第二代测序技术仍然存在诸如文库构建过程复杂、测序成本依然较高等缺点。为了克服上述缺点,近三年发展了几种新的第二代和第三代测序技术,这些技术不仅继承了早期第二代测序技术通量高的优点,而且在文库构建等方面取得了重要突破,进一步简化了测序操作,降低了测序成本,缩短了测序时间。本文就几种最新的大规模测序技术的原理、特点与发展趋势进行简要介绍。     

高通量测序技术在食品微生物研究中的应用

高通量测序技术的快速发展对食品微生物发酵过程和机制研究产生了深刻的影响,主要体现在食品微生物生理功能、代谢能力和进化的研究以及食品微生物群落结构、动态变化及其对环境的响应机制等方面。另外,通过对食品微生物基因组和元基因组进行数据分析,也对食品发酵过程优化、微生物功能改造、食源性微生物疾病预防和控制等提供了重要的依据。本文总结了近年来利用高通量测序技术对食品微生物基因组和元基因组进行测序的研究,并探讨了测序技术的发展对食品微生物研究的影响及发展趋势。     

牛全基因组高通量测序技术研究进展

现代科技迅速发展的今天,无疑是分子生物学的世界。基因组测序是对生物的遗传结构进行分析的一种技术。作为一项尤为重要的生物技术。在近几年来得到了迅猛的发展以及应用,并取得了跨越性的进展,在很多领域取得了革命性的成就。无论是在人类疾病的防治,还是在畜牧遗传育种发面都发挥着重要的作用。本综述主要介绍了第一代测序技术、第二代测序技术以及第三代测序技术的原理,并对三者的优缺点进行了比较说明,还分别阐述了全基因组高通量技术在肉牛的起源、遗传育种与优良性状的选育和奶牛的疾病防治、生产性能的提高等方面的研究进展,对当下的高通量测序技术存在的问题进行了讨论,并对其未来进行了展望。     

新一代测序技术的发展和应用

DNA测序技术是人类探索生命秘密的重要研究手段。自第一代的Sanger测序技术诞生以来,DNA测序技术经历了三代变革,产生了第二代到第四代测序技术,统称为新一代测序技术。目前,新一代测序技术的数据产出能力呈指数增长,而且这一技术本身也从依赖DNA聚合酶的生化反应转变为面向物理学中纳米技术的新领域。新一代测序对生命科学领域具有里程碑意义,引领了科学研究模式革新和研究思维的转变。科研人员可利用新一代测序技术对基因组、转录组和表观组等诸多领域展深入的研究。分析了新一代测序技术的特点,并对其未来的发展方向以及应用进行了展望。     

全基因组测序在重要家畜上的研究进展

全基因组测序研究主要包括通过不同测序技术和组装比对方法,获得某物种的全基因组序列图谱,及在此基础上构建物种全基因组遗传变异图谱进行个体或群体遗传多样性、选择信号或起源进化等方面的研究。利用单核苷酸多态性(SNP)、插入和缺失(Indel)和拷贝数变异(CNV)等遗传变异作为分子标记,全基因组测序研究已经在家畜起源进化、驯化、适应性机制、重要经济性状候选基因、群体历史动态等方面取得了许多重要的研究成果。本文主要对近几年全基因组测序在常见家畜(猪、马、牛、羊等及其近缘物种)的取得的重要研究成果进行了综述,并讨论了全基因组测序的优势、缺点及在生产中意义。此外,对基因组测序研究的未来发展进行了归纳及展望,以期为今后家畜重要经济性状的功能基因定位和物种起源、驯化研究提供参考。     

染色质可及性分析的研究进展

在细胞核内,染色质可及性模式会随着外部刺激和发育线索的改变而发生动态变化。染色质可及性重构对于基因表达调控至关重要,在建立和维持细胞特性等方面发挥着重要作用。因此开展染色质可及性的研究对染色质功能上的三维解析具有十分重要的意义。近几年,随着高通量测序技术的进步以及测序成本的降低,基于高通量测序技术的染色质可及性分析方法得到了迅速发展。目前观察和分析全基因组染色质开放与否的常见技术主要有脱氧核糖核酸酶I超敏位点测序（DNase-seq）、微球菌核酸酶测序（MNase-seq）、甲醛辅助分离调控元件测序（FAIRE-seq）以及转座酶可及性测序（ATAC-seq）。本文比较了这4种染色质可及性分析技术的优缺点,详细介绍了它们的原理及主要实验流程,并简要讨论了它们的发展及相关技术的应用,期望通过这些互补的方法为染色质分析领域的未来发展提供一些借鉴和思路。     

揭开“转基因”神秘面纱——转基因植物专刊序言

自20世纪70年代末80年代初开启转基因植物研究以来,植物转基因技术及其应用飞速发展。在全世界人口不断增长,耕地面积不断减少,自然环境持续恶化,农药和化肥过量施用,以及农作物增产遭遇瓶颈的大背景下,粮食安全已成为全世界关注的问题。随着拟南芥和水稻基因组测序的完成,以及对不同植物的基因组和功能基因组的研究,人们对调控农作物产量、品质以及对病虫害和逆境胁迫抗性的分子机理有了更深入的了解,一大批重要的功能基因已经克隆,很多基因在转基因作物和分子育种的研发中表现出很好的应用前景,有一些已得到应用。