单细胞自由生物基因组全序列的测定和比较基因组研究

近几年来五种单细胞生物的基因组计划得以完成。本文介绍了从五种生物的全基因组序列获得的一些成果,包括全基因组鸟枪法测序、基因组分析和新比较基因组等三个方面,并对生物基因组计划的研究方法作一些探讨。     

序言

正20世纪90年代以来,人类基因组测序推动了世界基因组研究的大潮。过去20年中,大量生物完成了基因组测序。1997年国际水稻基因组测序计划(IRGSP)启动,2005年粳稻品种"日本晴"全基因组序列在Nature杂志上发表。多种生物全基因组序列的获得在给研究工作提供极大方便的同时,也给生命科学研究提出了巨大的挑战。其中一个最主要的挑战是如何确定DNA序列的功能。"功能基因     

基因组数据的处理

随着人类基因组计划、小鼠基因组计划、各种微生物基因组计划、水稻基因组计划以及各种动植物基因组计划的顺利实施 ,基因数据不断增加。 1995年第一条全基因组数据 (Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ ,流感嗜血杆菌全基因组序列 )公布。以ＧｅｎＢａｎｋ收录的基因组数据为例 ,1996年 ,ＧｅｎＢａｎｋ仅收录了 2条全基因组数据 ,1997年就增加到 6条全基因组数据 ,到目前为止 ,ＧｅｎＢａｎｋ已收录了包括大肠杆菌在内的 10条全基因组数据。此外 ,至少有 32条微生物全基因组即将测序完毕 ,不久将收录ＧｅｎＢａｎｋ中[1] 。基因…     

AeDNA: 水生生物eDNA数据库

环境 DNA (eDNA) 技术是一种生态和生物多样性监测和评价的新手段, 完整和准确的参考序列库是eDNA技术应用于水生生物多样性调查的基础。当前, 不同水生生物eDNA参考序列还存在诸多问题, 如不同类群使用的标记基因不同且资源较为分散, 部分参考序列分类不准确, 以及针对我国各类水体中水生生物eDNA参考序列不多等。针对上述问题, 研究构建了水生生物eDNA数据库(AeDNA, http://aedna.ihb.ac.cn/)。 AeDNA整合了DNA条形码和基因组两种类型参考序列。其中18S、28S、ITS、COΙ、12S、rbcL 等各类DNA条形码60余万条, 涉及2万余种鱼类、1万余种水生植物、1万余种底栖动物、1万余种浮游动物和1万余种浮游植物; 基因组包含线粒体、叶绿体等细胞器基因组6199个及万种鱼类基因组计划和万种原生生物基因组计划所产生的物种基因组。涉及的生境有江、河、湖、海、冰川和温泉等各类水环境, 尤其数据库构建团队贡献的6万余条参考序列, 具有我国丰富的各类水体生境信息。总体来说, AeDNA是一个数据量大、类群覆盖全、准确性高且具有我国水生生物特色的综合性eDNA参考序列库, 是水生态和水生生物多样性监测的重要基础资源。     

美国能源部资助的微生物基因组研究概况

自 1 995年 1 2月完成第一个微生物 (流感嗜血杆菌 )全基因组测序以来[1] ,微生物基因组学策略和技术提高很快 ,促进了其他生命形式 (包括人类 )的基因组学发展 ,开创了生物基因组计划新时代[2 ] 。短短几年内 ,互联网数据库中各种生物基因组数据迅速增长。 1 998年 2月 2 0日美国Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志评选的当年世界十大科技进展 ,将微生物基因组图谱的构建列为其中第六项 ,同年 3月 2 7日Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志编者指出 :生物基因组革命可以同工业革命和计算机革命所带来的变化相比 ,是“第三次技术革命”[3 ] 。微生物全基因组测序 ,不仅是人…     

植物病原生物基因组测序进展

随着基因组学的迅猛发展,越来越多的生物全基因组序列已经测定完成或正在进行之中。植物病原生物基因组序列的测定为理解植物与病原物互作分子机制有重要意义,并为植物病理学的发展作出了重要贡献。目前已有9种病原细菌和1种病原真菌的基因组序列彻底完成,另外还有更多的基因组草图正在组装或测序工作正在进行之中。对NCBI上主要的植物病原真菌和细菌全基因组测序进展作了整理和概述。     

烟属物种基因组研究进展

烟属是茄科植物的第五大家族,其中普通烟草和黄花烟草作为重要经济作物对农业经济产生重大价值,同时,烟草野生种资源的基因组中也包含有特有的抗病虫基因,常被用于基础生化代谢、基因组进化、转基因等领域研究,且普通烟草已作为植物研究的模式生物,成为植物分子研究领域常用工具之一。本文介绍了烟属物种近年来在基因组研究中的一些主要进展及数据资源,包括国际各项烟草基因组计划中完成的野生种烟草(林烟草,绒毛状烟草,耳状烟草和本氏烟草)和栽培种烟草(TN90,K326和BX)的全基因组重测序及其它基因组方面的研究,以期为未来的烟属物种的生物学研究提供借鉴。     

动态信息

动态信息植物：水稻基因组全碱基序列分析由农林水产省农业生物资源研究所和农林水产尖端技术产业振兴中心（ＳＴＡＦＦ）实行的水稻基因组计划从１９９８年开始着手分析水稻基因组全碱基序列的１０年计划。打算５年间最少确定１亿个碱基对。水稻基因组计划决定在１９９１...     

家鸡全基因组测序研究进展

鸡具有独特的生物学特性。全基因组测序是即对一种生物的基因组中的全部基因进行测序,主要包括de novo测序和全基因组重测序。近年来,由于测序技术的飞速发展,鸡全基因组研究取得了很多重要的进展,为解释鸡的生物学特性和缩短分子育种周期发挥了重要作用。重点阐述了不同品种鸡全基因组de novo测序的完成、全基因组重测序技术在解析品种遗传多样性、揭示进化机制、质量性状遗传机制广泛应用,讨论了鸡全基因组测序工作存在的问题及其展望,旨在为家鸡种质资源的改良和分子育种提供重要的参考资料。     

基因组时代的昆虫学研究

昆虫种类繁多,它与生态系统中的生物多样性,以及人类的日常生活和生产密切相关。自2000年黑腹果蝇Drosophila melanogaster全基因组测序完成以来,至今已先后开展了88种昆虫全基因组测序工作,这标志着昆虫学研究进入了基因组时代。本文综述了近年来昆虫基因组测序进展,以及基于基因组的昆虫学研究方法及应用等两方面的研究成果。同时,着重介绍了昆虫全基因组测序进程,昆虫基因组在个体生物学、多物种间及种群,及系统生物学研究中的应用等方面的内容。最后,还探讨了基因组时代昆虫学研究所面临的挑战。     

基于全基因组的系统发生分析

系统发生（phylogeny)是指生物之间的进化关系。系统发生分析就是通过比较物种的特征,研究物种之间的进化关系。本文主要对系统发生分析中,基于全基因组分析的各个特征提取的方法进行了综述。首先阐述了用基于全基因组进行系统发生分析的原因,然后介绍了六种基于全基因组的系统发生分析方法,最后对这些方法的优缺点进行了总结。     

枯草杆菌基因组全碱基序列的确定

参加枯草杆菌基因组计划的日美欧研究组确定了枯草杆菌基因组的全碱基序列,并在法国召开的枯草杆菌基因组计划的国际会议“ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＢａｃｉｌｉ”上发表了其成果。日本枯草杆菌基因组计划研究组代表小笠原直毅参加了这次会议...     

酵母全基因组芯片的应用

酵母作为最常用的模式生物,其全基因组测序最先完成。利用已知的酵母基因组信息,结合基因芯片技术,可进一步系统研究酵母的功能基因组表达。基因芯片技术是上世纪末发展起来的一项集分子生物学、生物信息学和电子学等科目的生物高新技术。酵母全基因组芯片,可以用以从基因表达水平,研究环境、物理、化学因子、毒理和药物作用的机制,在最终阐明酵母基因组功能的同时,为生物学研究提供更优化的模式生物模型。     

基于Z曲线的新城疫病毒基因组生物信息分析

Z曲线是DNA序列信息的一种几何学表示形式。利用Z曲线坐标所对应的生物学含义,可以对DNA序列的生物信息进行系统分析。本文对40株自测序和从GenBank下载的新城疫病毒(NDV)全基因组序列,利用网络提供和自开发的Z曲线分析系统,对NDV生物信息进行了比较分析,构建了NDV全基因组的X、Y、Z分量沿序列的分布曲线和三维Z曲线,比较了不同基因型NDV基因组Z曲线的特征。结果显示,在NDV全基因组中A、G碱基或A、C碱基是占优势的,在基因组的前1/3序列中,G、C含量大于A、T的含量。不同基因型NDV全基因组的Z曲线(从ClassI到ClassII的I-VIII型)有向Z轴靠拢的趋势。     

应用生物信息学技术对植物表达序列标签(EST)的大规模分析

目前 ,一些基因组较小的植物 (如拟南芥 ,水稻等 )的全基因组已经基本完成测序 ,较大基因组的测序工作则主要集中在基因组中表达基因的测序上 ,表达序列标签 (EST)计划由此产生。研究表明 ,对EST进行大规模研究已成为功能基因组学研究的最佳途经之一。本文着重介绍和讨论应用生物信息学技术对植物EST数据的大规模分析。     

赤拟谷盗功能基因组学研究进展

赤拟谷盗Tribolium castaneum是一种重要的模式生物,在遗传、发育、生化与免疫等研究领域均取得了重要的研究进展。同时它也是一种危害极大的鞘翅目类储粮害虫,在世界各地都有分布,每年给储藏物造成了数十亿美元的经济损失。其全基因组测序的完成、遗传操作体系的构建及系统RNAi方法的应用都极大地促进了其功能基因组学的研究。本文综述了近年来赤拟谷盗基因组计划及功能基因组学的研究进展,拟为赤拟谷盗的生物学研究和防治奠定基础。     

浅谈微生物基因组的进化研究

近十几年来,随着大规模DNA测序技术的飞速发展,今天拥有了包括我们人类自己在内的近千种不同细胞生物的全基因组参考序列,而如何比较分析这么多的基因组数据是生物学家面临的一大挑战.结合我们研究组的一些工作,重点介绍进化生物学家是如何利用这些丰富的基因组数据--特别是原核生物的基因组序列--通过挑选不同的分子标记,计算分析并重建这些系统发育关系,以期帮助人们更好地理解地球生命的起源与进化.生命系统对地球环境变化的作用,以及微生物与人类健康的关系等一系列科学问题.     

比较基因组学和人类基因组研究

在人类基因组计划突飞猛进地开展的同时,模式生物基因组计划也在轰轰烈烈地进行,并取得许多实质性的进展,是人类对于模式生物基因组有了更广泛更深刻的认识。这些知识的积累,从根本上推动了人类基因组计划的进行。     

真菌基因组数据库概况

阐明不同生物基因组DNA序列信息及破译相关遗传学背景的基因组学是生物学和医学研究的核心学科.最近十年来真菌基因组学研究发生根本性的变化,真菌已成为真核生物基因组研究的最佳模式生物.至2008年6月,近80种隶属于真菌,微孢子虫和卵菌的全基因组序列公布,代表着最广泛的真核生物,它们的基因组大小从2.5 Mb～81.5 Mb.本丈整理了这些数据的相关信息.     

研发动态

我国绘成转基因木瓜全基因组图谱;我国加入绘制癌症基因图谱计划;我国第一个杀蚊微生物全基因组测序完成;天津转基因育种取得重大进展;我国启动超级玉米研究