植物表达序列标签(EST)标记及其应用研究进展

简要介绍了植物表达序列标签(EST)标记的研究现状,并对几种植物中利用EST建立分子标记的几种策略和EST标记在绘制遗传图谱、资源分析、品种鉴定及比较基因组学研究方面的应用等进行了综合评述。     

EST分子标记开发及在比较基因组学中的应用

数量迅速增加的EST(expressed sequence tags)为分子标记的开发提供了宝贵的资源。与来自于基因组DNA开发的传统标记相比,以EST为基础的分子标记是一种新型分子标记,具有其显著的优势,如开发简便、信息量高和通用性好等,在多方面都有重要的利用价值。本文详细地介绍了目前基于EST开发的5类分子标记以及基于生物信息学方法的开发策略,这些标记包括EST-PCR、EST-SSR、EST-SNP、EST-RFLP和EST-AFLP。此外,对这些标记在比较基因组学研究中的应用进行了评述,包括比较作图、遗传多样性评价及系统发育研究等。     

EST-SSR及其在植物基因组学研究中的应用

数量迅速增加的表达序列标签已经成为开发分子标记的重要资源。EST—SSR是基于表达序列标签开发微卫星的一种新型分子标记,与基因组SSR相比,EST-SSR具有在植物物种之间可转移性的优点。目前,EST—SSR被广泛应用于植物基因组学研究如遗传图谱构建、比较作图、遗传多样性评价、种质鉴定、系统发育与进化研究等方面。该文介绍了EST—SSR原理、引物开发、实验方法,并对其物种间通用性以及其在植物基因组研究中的应用进行了评述。     

花生EST数据库的分析、评价和应用前景

花生是我国重要的油料和经济作物。花生产业的发展对我国国民经济具有重要战略意义。随着分子生物学的发展,植物基因工程和功能基因组学的先进技术将有效推动花生种质创新和科技进步。分析了现有的花生EST数据,结合其他作物功能基因组学的最新研究进展,深入探讨了花生EST数据资源在基因克隆、分子标记开发及表达谱研究等方面的利用价值,并在分析花生EST数据库特点的基础上,展望了新一代测序技术在花生中的应用前景。为更好的利用花生EST数据库提供参考。     

禾本科植物响应非生物胁迫的转录调控网络

分子和遗传研究表明,转录因子在响应非生物胁迫的基因表达调控中起着重要的作用,并且大部分转录因子在禾本科植物和拟南芥中是相同的.禾本科植物包括许多重要的农作物,对禾本科植物的转录因子进行研究,可增强重要农作物对非生物胁迫的耐受性.综述了禾本科植物响应非生物胁迫的转录调控网络,包括响应寒冷胁迫的DREB1/CBF调节子、响应脱水和高盐胁迫的DREB2调节子,ABA介导反应的ABRE及其伴侣元件、响应ABA的AREB/ABF调节子,响应脱水、高盐和寒冷胁迫的NAC调节子.     

火炬松热胁迫cDNA文库的表达谱分析

以火炬松热胁迫cDNA文库的EST序列为材料,对EST序列进行聚类、拼接等处理后,再进行Blast同源比对以及基因GO注释分析。研究结果如下:从Forest TreeDB数据库中下载了火炬松热胁迫cDNA文库的所有EST序列,共4 283条。EST序列经CAP3拼接后,获得2 062个UniGene,其中934个Contig,1 128个Singletons。对UniGene进行同源检索,按照GO的分子功能、生物过程和细胞组分三个不同分类角度分类,被赋予功能的基因数累计达4 661个,但365个(17.7%)的序列与核酸和蛋白数据库无序列同源性,即17.7%为新发现的基因。经对所有具有功能的基因研究发现,受外界胁迫表达的抗逆相关基因含量较高。上述研究结果对于研究火炬松热胁迫基因表达特征与抗逆分子机制具有一定的借鉴价值,以及开发火炬松新分子标记与开展分子辅助育种具有一定的指导意义。     

EST技术及其在哺乳动物早期胚胎研究中的应用

EST(expressed sequence tags ,EST) 是一段长约150～500 bp的基因表达的外源序列片段,是由大规模随机挑取的cDNA克隆测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。一个EST代表生物某一时期的某种组织或细胞的一个表达基因。本文主要综述了EST技术的原理方法,哺乳动物早期胚胎研究的理论基础以及EST技术在早期胚胎研究方面的应用,并讨论了利用EST进行研究分析的发展趋势。     

热胁迫下中甸角蒿叶片SSH文库的构建及初步分析

高温可能是限制中甸角蒿（Incarvillea zhongdiannensis）向低海拔地区引种驯化的主要因素之一。为了从基因表达水平研究中甸角蒿高温胁迫响应的分子机制,本研究利用SSH技术构建了中甸角蒿对高温（30℃）处理响应的正反向抑制性差减杂交文库。文库质量检测表明抑制性差减杂交效率较高,质量较好。通过对正反向文库中部分EST进行序列测定,获得了60条高质量的表达序列标签,平均长度为537bp。对序列进行BLAST比对及功能注释,50条EST为功能已知的基因,分别参与信号转导与转录、植物抗逆性反应、光合作用、代谢与能量、蛋白质合成与转运、蛋白质命运、细胞结构和细胞生长等过程。6个EST与功能未知基因的同源性较高。获得的4个未匹配的EST推测为新基因,可能在植物热耐受性方面具有重要的作用。     

鲢EST-SSR标记的开发及其与生长性状关联性分析

研究采用Illumina高通量测序技术对鲢(Hypophthalmichthys molitrix)卵组织进行转录组测序分析, 筛选多态EST-SSR标记并与生长性状进行关联性分析。研究结果显示: (1)测序组装总Unigene 77129个, SSR共24458个, 占所测EST数据的31.7%。鲢包含SSR的EST序列主要有二碱基、三碱基、四碱基和五碱基组成。二碱基中, AC含量最丰富; (2)随机挑选175条EST序列设计SSR引物, 筛选出多态EST-SSR标记36个, Blast结果显示有10条已知基因功能; (3)全同胞家系检测结果显示有两个标记与鲢的生长性状相关。SCE26与体长和体重显著相关(P<0.05), SCE65与肥满度显著相关(P<0.05)。研究结果将为鲢的分子标记辅助育种的应用提供基础理论指导。     

热胁迫下中旬角蒿叶片SSH文库的构建及初步分析

高温可能是限制中甸角蒿（Incarvillea zhongdiannensis）向低海拔地区引种驯化的主要因素之一。为了从基因表达水平研究中甸角蒿高温胁迫响应的分子机制,本研究利用SSH技术构建了中甸角蒿对高温（30℃）处理响应的正反向抑制性差减杂交文库。文库质量检测表明抑制性差减杂交效率较高,质量较好。通过对正反向文库中部分EST进行序列测定,获得了60条高质量的表达序列标签,平均长度为537bp。对序列进行BLAST比对及功能注释,50条EST为功能已知的基因,分别参与信号转导与转录、植物抗逆性反应、光合作用、代谢与能量、蛋白质合成与转运、蛋白质命运、细胞结构和细胞生长等过程。6个EST与功能未知基因的同源性较高。获得的4个未匹配的EST推测为新基因,可能在植物热耐受性方面具有重要的作用。     

油料作物EST资源的生物信息学分析

利用生物信息学方法,收集整理GenBank数据库中截至2008年5月收录的油料作物油菜、花生、芝麻、大豆、向日葵、蓖麻、亚麻、棕榈等八种油料作物的表达序列标签(EST)序列信息,共获得1,185,911条EST序列,使用Crosmatch、RepeatMask-er、Phrap、CAP3、EMBOSS、Blast、EST-pipeline、ORF finder、Interproscan、blast2go、IdentiCS等软件,基于Linux操作系统,进行了综合及分类分析。共获得289,892条UniEST序列,通过以上对EST序列信息的基因注释信息,筛选出与油脂代谢相关的基因信息,并以此为基础构建了油料作物油脂代谢途径比较结构图。本研究为油料作物油脂代谢相关基因数据库的构建和不同油料作物油脂代谢异同的比较打下基础。     

SSCP-SNP-based conserved ortholog set (COS) markers for comparative genomics in cassava (Manihot esculenta crantz)

The ever increasing body of information on genomics and functional genomics from model plants, and new tools of comparative genomics, provide an opportunity to accelerate the development of molecular markers for increasing the efficiency of breeding of lesser studied crops, so-called “orphan crops.” Conserved ortholog set (COS) markers represent orthologous genes in widely divergent plant species, and are currently the principal tool of choice for comparative genomics. EST sequences of 3 drought tolerance related genes—chalcone synthase (CHS), dihydroflavonol-4-reductase (DHRF) and drought responsive element binding factor 1 (DREB-1) fromMusa sp—were used to identify cassava EST homologs that were then scanned against the Arabidopsis genome database to identify them as COS markers. The CHS and DHRF ESTs were demonstrated to be COS markers, while the DREB EST was shown to belong to a gene family. The three genes were evaluated as single strand conformation polymorphism—single nucleotide polymorphism (SSCP-SNP) markers in the parents of an F1 mapping population and subsequently in the progenies. The DHRF COS marker mapped to linkage group R of the female-derived map while the DREB-1 EST mapped at an end of the male-derived linkage group K. The CHS COS marker could not be mapped because it was not polymorphic in the parents of the mapping population. These new marker tools should accelerate the development of markers associated with genes controlling traits of agronomic interest via the candidate gene loci (CGL) QTL-mapping approach.     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展, 初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记, 根据花生EST序列开发EST-SSR标记, 根据豆科植物序 列信息和SSR标记开发花生SSR标记, 将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记, 以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展,初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记,根据花生EST序列开发EST-SSR标记,根据豆科植物序列信息和SSR标记开发花生SSR标记,将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记,以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

芸薹属作物EST-SNP的发掘与分析

芸薹属作物是十字花科中重要的蔬菜和油用作物,经济价值和食用价值比较高。本研究通过生物信息学手段,从3个芸薹属物种EST序列中获得了大量的SNP和Indel资源,对SNP与EST的数量及拼接结果之间的关系、SNP碱基置换的偏好性、Indel碱基数量与发生频率之间的关系进行了分析。分析结果对深入研究芸薹属基因组特点具有一定的参考价值,为进一步通过试验验证预测的SNP位点、开发该作物高通量SNP分子标记奠定了基础。     

香蕉基因组测序及胁迫相关功能基因研究进展

香蕉是重要的热带水果之一,是世界第四大粮食作物。香蕉抗性相关的功能基因组学研究一直是香蕉研究的热点和核心。综述了近年来香蕉基因组测序、胁迫相关功能基因分离和鉴定等方面的最新研究进展,将有助于从源头上对香蕉进行创新性的研究,为香蕉遗传改良和新品种培育提供一定的理论依据。     

应用高剂量/庇护所策略管理Bt作物抗性的三个基本假设：综述与展望

目前, 抗虫转基因作物的抗性管理方法主要是高剂量/庇护所策略。该策略的有效性取决于3个基本的假设条件：（1）抗虫转基因作物（Bt作物）表达出高剂量的杀虫蛋白, 该剂量使得靶标害虫对Bt杀虫蛋白的抗性表现型为功能性完全隐性或近于完全隐性, 进而使得Bt作物可以杀死几乎所有的抗性杂合个体和所有的敏感性个体;（2）靶标害虫种群的Bt抗性基因起始频率处于很低的水平;（3）源自转基因作物田和非转基因作物田(庇护所)的成虫在田间随机混合并交配。这3个假设必须同时满足, 缺一不可。本文就这3个假设的理论基础和经验研究的进展进行了综合论述, 并着重讨论了随机交配假设的最新研究进展以及今后的研究方向和方法。     

我国农业害虫综合防治研究现状与展望

害虫综合防治作为农业生产的一项重要策略,在农业可持续发展中具有举足轻重的作用。近年来,针对我国害虫防治所存在的技术需求,科技部等部门先后通过973计划、863计划、科技支撑计划和农业行业专项等对重要害虫防治研究立项支持。通过这些项目的实施,我国建成了一支由国家和省级科研单位和大学组成的专业科研队伍和研究平台,对害虫监测预警技术、基于生物多样性保护利用的生态调控技术、害虫生物防治技术、化学防治技术、抗虫转基因作物利用技术等方面的研究取得了一系列的重要进展,研究建立了棉花、水稻、玉米、小麦和蔬菜等作物重要害虫的综合防治技术体系,并在农业生产中发挥了重要作用。以基因工程和信息技术为代表的第二次农业技术革命的到来,推动了害虫综合防治的理论发展,为害虫综合防治技术的广泛应用提供了新的机遇。地理信息系统、全球定位系统等信息技术和计算机网络技术的应用,提高了对害虫种群监测和预警的能力和水平,转基因抗虫作物的商业化种植等技术的应用显著增强了对害虫种群的区域性调控效率。针对产业结构调整和全球气候变化所带来的害虫新问题,进一步发展IPM新理论与新技术将成为我国农业昆虫学研究的重要方向之一。     

转基因植物对农业生物多样性的影响

论述了近年来转基因植物对农业生态系统生物多样性影响的研究进展．主要在遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次上予以评述．包括转基因植物对作物遗传多样性的影响;转基因植物的外源基因向杂草和近缘野生种转移;转基因抗虫植物对目标害虫的影响。抗除草剂转基因植物对作物和杂草的影响,抗病毒转基因植物对病毒的影响;转基因植物对非目标生物的影响,对土壤生态系统的影响等．