农学专业《植物基因组学》“生信+作物”多维教学模式的研究

植物基因组学已成为植物遗传学研究的核心,在农学专业开设该课程十分必要。植物基因组学需要一定生物信息学的基础,但对于农学专业学生而言,生信几乎是零基础,同时也面临课程教材缺乏、线上模式建设不足、考核方式单一、课程思政结合不够等一系列问题。针对上述问题,尝试将生物信息学的知识要点穿插在植物基因组学课程中,并结合农学专业特点,形成“生信+作物”的课题知识体系,同时增设多项模块完善“线上+线下”的多维教学方式,结合多元化考核方式和思政结合,最终形成一套多维教学模式,有效解决课程问题并显著提升教学效果,为新农科专业建设及现阶段混合教学模式提供一定方法参考。

BACFISH在植物基因组研究中的应用

细菌人工染色体与荧光原位杂交合成技术(BACFISH)是90年代开始发展起来的一种新的定位技术.由于该技术较常规荧光原位杂交(FISH)技术的信号检出率高得多,近年来在植物基因组研究中得到了越来越多的应用.运用该技术已将一些重要的功能基因定位到相应植物染色体上.

高质量植物基因组DNA的提取

文章就实验材料处理,细胞裂解方法的选择以及蛋白质、次生物质和RNA的去除等5个方面对提高植物基因组DNA的提取质量作了介绍。

植物基因组DNA提取与纯化研究进展

对近年来植物基因组DNA的提取方法与纯化方法的研究进展进行综合评述,并比较了不同提取及纯化方法的优缺点,旨在为植物基因组DNA的研究提供技术参考。

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。

植物基因组表达序列标签(EST)计划研究进展

植物表达序列标签 (EST)计划是随机挑选cDNA克隆 ,并对其 3′或 5′端进行大规模一次性测序 ,将得到的 15 0～ 5 0 0bp长度的DNA片段与数据库中的序列进行比较 ,获得对基因组结构、组织、表达等认识的基因组研究策略 .就近年来国际植物EST计划的实施情况、植物EST计划的研究范围、生物信息学在EST研究中的应用、EST数据库及查询。

植物基因组学与种质资源新基因发掘

种质资源是基因的载体,如何从种质资源中发掘出新的目标基因是21世纪植物育种所面临的最大挑战之一。近年来,随着植物基因组学的迅猛发展,新的基因发掘方法和技术不断涌现,新基因发掘也产生了各种新的思路和策略。笔者在回顾基因发掘历史的基础上,对中国的新基因发掘现状和问题进行了分析,并针对各种基因发掘方法和策略进行了评述,提出了开展新基因发掘的发展方向。

自身基因组原位杂交揭示植物基因组重复DNA沿染色体的分布(英文)

重复DNA沿染色体的分布是认识植物基因组的组织和进化的要素之一。本研究采用一种改良的基因组原位杂交程序,对基因组大小和重复DNA数量不同的6种植物进行了自身基因组原位杂交(self-genomic in situ hybridization,self-GISH)。在所有供试物种的染色体都观察到荧光标记探针DNA的不均匀分布。杂交信号图型在物种间有明显的差异,并与基因组的大小相关。小基因组拟南芥的染色体几乎只有近着丝粒区和核仁组织区被标记。基因组相对较小的水稻、高粱、甘蓝的杂交信号分散分布在染色体的全长,但在近着丝粒区或近端区以及某些异染色质臂的分布明显占优势。大基因组的玉米和大麦的所有染色体都被密集地标记,并在染色体全长显示出强标记区与弱标记或不标记区的交替排列。此外,甘蓝染色体的所有近着丝粒区和核仁组织区、大麦染色体的所有近着丝粒区和某些臂中间区还显示了增强的信号带。大麦增强的信号带带型与其N-带带型一致。水稻自身基因组原位杂交图型与水稻Cot-1DNA在水稻染色体上的荧光原位杂交图型基本一致。研究结果表明,自身基因组原位杂交信号实际上反映了基因组重复DNA序列对染色体的杂交,因而自身基因组原位杂交技术是显示植物基因组中重复DNA聚集区在染色体上的分布以及与重复DNA相关联的染色质分化的有效方法。

药用植物基因组及EST研究

以生物信息学数据库GenBank的生物信息为基础 ,对包括《中国药典》2 0 0 0年版一部、《新编中药志》第 1～ 3卷、《中国大百科全书》(中国传统医学分册 )、中国医学科学院药物研究所编写的《中草药现代研究》及《天然药物化学》第三版中所涉及的 2 30 0多种药用植物的基因组、蛋白质及表达序列标签 (EST)的注册情况进行了初步统计 ,就相关进展进行了综述。到 2 0 0 3年 9月底截止的数据分析表明 ,66%的药用植物没有核酸序列报道 ,77%的药用植物没有蛋白质序列注册。进行药用植物基因组研究的植物与国家十分有限 ,而进行药用植物EST研究的国家相对较多 。

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。

植物荧光原位杂交技术的发展及其在植物基因组分析中的应用

荧光原位杂交(FISH)是在染色体、间期核和DNA纤维上定位特定DNA序列的一种有效而精确的分子细胞遗传学方法。20年来,植物荧光原位杂交技术发展迅速:以增加检测的靶位数为目的,发展了双色FISH、多色FISH和多探针FISH鸡尾酒技术;为增加很小染色体目标的检测灵敏度,发展了BAC-FISH和酪胺信号放大FISH(TSA-FISH)等技术;以提高相邻杂交信号的空间分辨力为主要目的,发展了高分辨的粗线期染色体FISH、间期核FISH、DNA纤维FISH和超伸展的流式分拣植物染色体FISH技术。在植物基因组分析中,FISH技术发挥了不可替代的重要作用,它可用于:物理定位DNA序列,并为染色体的识别提供有效的标记;对相同DNA序列进行比较物理定位,探讨植物基因组的进化;构建植物基因组的物理图谱;揭示特定染色体区域的DNA分子组织;分析间期核中染色质的组织和细胞周期中染色体的动态变化;鉴定植物转基因。

T-DNA标签在植物基因组中的应用

随着大量被转化植物群体的获得 ,以及基因组测序技术的发展 ,T DNA标签逐渐被用于基因功能的确定 .本文重点介绍如何用T

芸薹属植物基因组学研究进展

芸薹属是十字花科植物300多个属中最为重要的一个属,是我国栽培面积最大的蔬菜作物。拟南芥和芸薹属在十字花科中两者的亲缘关系最近,通过它们之间的比较作图,两者之间的共线性被大量发现。模式植物拟南芥全基因组测序已经完成,这为芸薹属作物的基因组研究提供了便利条件。芸薹属作物的功能基因组学能够进一步明确不同发育时期基因的功能,为解释芸薹属的进化提供基因证据。就芸薹属植物在比较基因组学、功能基因组学最新进展,特别是芸薹属与模式植物拟南芥在基因组之间的相互关系进行了综述。

Fiber-FISH技术及其在植物基因组研究中的应用

Fiber_FISH(fiberbasedfluorescentinsituhybridizationDNA纤维荧光原位杂交 )是近年来发展起来的一项直接在DNA纤维上进行荧光原位杂交的技术 ,其分辨率和灵敏度可分别达到 1～ 2kb和 2 0 0bp。描述了Fiber_FISH的技术要点 ,念珠状信号形成的可能原因 。

两种茄科植物基因组提取方法的比较

以番茄和马铃薯的幼叶、嫩茎组织作为实验材料,使用CTAB提取DNA法、SDS法和尿素提取法提取基因组DNA,利用琼脂糖凝胶电泳法检测基因组提取效果,筛选出适合不同组织的最优基因组提取方法。结果表明,采用不同的方法提取植物基因组DNA的质量不同而差异很大,CTAB法提取植物叶片基因组效果较好,SDS法提取植物嫩茎基因组效果较好,而尿素法提取效果均不佳。基因组提取方法的筛选与改良为这两种茄科作物的分子研究奠定了基础。

植物基因组DNase Ⅰ超敏感位点的研究进展

真核生物的基因表达与调控是一系列顺式作用元件(cis-acting element)与反式作用因子(trans-acting fac-tor)相互作用的结果。顺式作用元件本身不编码蛋白,只是基因组中一些特定的区域,它们需与反式作用因子结合才能发挥其生理作用。目前已知,顺式作用元件往往与染色质的结构密切相关,能与反式作用因子结合发挥生物学功能的顺式作用元件,通常存在于脱氧核糖核酸酶I超敏感位点(DNase Ⅰ hypersensitive site)的内部或周围。随着越来越多的植物基因组测序的进展,大规模高通量鉴定植物基因组的顺式作用元件正在受到关注,通过鉴定脱氧核糖核酸酶I超敏感位点可以有效确定顺式作用元件的富集区域,将对功能基因组学研究提供的数据支持。文章综述了近期高通量鉴定和分析植物基因组脱氧核糖核酸酶I超敏感位点研究进展。

分离芸芥植物基因组DNA的一种方法

介绍一种能较好地分离植物基因组DNA的方法———SDS法。通过不同芸芥植物材料的多次实验 ,证明该方法分离芸芥的基因组DNA产率 (7 5 μg/gFW)、纯度 (OD2 60 =1 7- 1 9)和分子量 (5 0kb左右 )都较高 ,完全能满足RAPD分析的需要。与目前普遍使用的CTAB法相比 ,SDS法简单、快速、成本低。

一种广泛适用于植物基因组DNA提取的方法

[目的]研究植物基因组DNA提取方法,为从植物组织中快速提取基因组DNA提供指导。[方法]在已发表的植物基因组DNA提取方法基础上,对SDS提取法的操作步骤、试剂用量及作用时间进行了优化。[结果]初步建立了一种广泛适用于各类植物及植物多种组织器官的基因组DNA提取方法。所提取的基因组DNA质量较好,满足下一步操作的要求。[结论]该研究结果为植物基因组DNA的快速提取提供了指导方法。

植物基因组中的反转录转座子

植物反转录转座子是植物基因组中一类可移动的遗传元件,可分为LTR反转录转座子和非 LTR反转录转座子两类。反转录转座子以高拷贝广泛分布于植物基因组中,具有高度的异质性,可被某些生物或非生物逆境激活并通过纵向和横向在物种内和物种间传递,对植物基因组的结构、功能和进化起着重要的作用。文中对反转录转座子的类型、结构与特点进行综述,并探讨其作为分子标记在现代生物学中的应用。