进行亲缘关系较近的不同植物中特定长度同源区的DNA序列比较分析是深入探索同源区区段进化的重要途径。本书介绍的主要内容有植物同源区研究背景知识、稻属分蘖控制基因MOC1同源区的新基因形成、多倍体中重复基因或基因组中串联复制基因的去功能化、保守非编码序列鉴定、同源区基因保守性与微重排、重复序列的类型及其对基因组结构的影响等方面。本书中介绍的内容对小麦等其他禾本科粮食植物开展重要性状基因同源区研究提供了一定参考。
样章试读
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前言
上篇 植物基因组同源区研究背景知识
1 植物比较基因组学研究进展3
1.1 禾本科植物比较基因组学研究进展4
1.2 十字花科植物比较基因组学研究进展11
2 生物信息学软件在基因组测序和注释中的应用14
2.1 生物信息学定义14
2.2 基因组学研究中常用的生物信息学软件14
2.2.1 序列组装与质量检测15
2.2.2 序列注释16
3 基因组测序与植物分子育种20
3.1 基因组定义21
3.2 基因组测序策略21
3.2.1 BAC by BAC 法21
3.2.2 全基因组霰弹法21
3.3 关于基因组测序完成标准22
3.4 DNA测序新方法22
3.4.1 454测序系统（GS系统）22
3.4.2 Genome Analyzer测序系统28
3.4.3 SOLiD测序系统33
3.4.4 DNA测序技术回顾、总结与展望39
3.5 基因组信息在植物分子育种中的应用42
4 生物倍性进化与新基因形成43
4.1 生物多倍体化与重新二倍体化43
4.2 新基因形成45
4.2.1 外显子重排（exon shuffling）介导的新基因形成45
4.2.2 基因复制（gene duplication）介导的新基因形成46
4.2.3 反转录转座（retrotransposon）介导的新基因形成46
4.2.4 可移动元件（mobile element）介导的新基因形成46
4.2.5 横向基因转移（lateral gene transfer）介导的新基因形成47
4.2.6 基因断裂/融合（gene fusion/fission）介导的新基因形成47
4.2.7 从头形成(de novo origination)47
下篇 稻属植物分蘖控制基因MOC1同源区比较研究
5 稻属植物分蘖控制基因MOC1同源区研究选题依据53
5.1 水稻遗传改良上面临的主要问题53
5.2 解决问题的突破口53
5.3 稻属植物分蘖控制基因MOC1同源区研究的重要性54
6 稻属概况及其基因组学基础55
6.1 稻属分类概况及栽培稻起源56
6.1.1 稻属分类研究进展56
6.1.2 栽培稻起源58
6.2 稻属植物基因组学基础59
6.2.1 稻属植物染色体组型的确定59
6.2.2 稻属不同染色体组型间的亲缘关系60
7 野生稻中的优异基因与利用62
7.1 野生稻中的优异基因62
7.2 野生稻中优异基因的利用63
7.2.1 抗病性63
7.2.2 抗虫性63
7.2.3 抗非生物胁迫性64
7.2.4 品质65
7.2.5 产量性状65
7.2.6 细胞质雄性不育基因65
8 稻属MOC1同源区研究手段66
8.1 研究材料及工具66
8.1.1 植物材料66
8.1.2 载体及菌株66
8.1.3 分子生物学试剂66
8.1.4 仪器设备66
8.2 研究方法67
8.2.1 植物材料的培养67
8.2.2 基因组DNA的提取67
8.2.3 质粒DNA的提取68
8.2.4 BAC DNA的提取70
8.2.5 Southern探针的制备70
8.2.6 BAC文库Southern杂交71
8.2.7 BAC文库阳性克隆鉴定72
8.2.8 BAC DNA酶切与转膜78
8.2.9 BAC克隆Southern杂交复选78
8.2.10 BAC测序79
8.2.11 BAC序列组装与质量检测79
8.2.12 BAC序列注释79
8.2.13 植物总RNA的提取与纯化79
8.2.14 RT-PCR80
8.2.15 籼稻93-11的MOC1同源区序列“缺口”（gap）填补81
8.2.16 引物合成与序列测定82
8.2.17 Fgenesh对水稻基因的注释82
8.2.18 公共数据来源82
8.2.19 计算环境82
8.2.20 序列分析用到的生物信息学软件82
9 籼稻93-11的MOC1同源区序列“缺口”填补84
9.1 “缺口”的大小、数目及补“缺口”扩增结果84
9.2 “缺口”估计错误的发现85
9.3 拼接错误的发现86
9.4 基因组中的难测区段89
9.5 注释分析90
9.6 本章小结91
10 Fgenesh对水稻基因的注释92
10.1 注释结果92
10.2 注释准确性评价93
10.3 高支持度外显子和基因的长度统计95
10.4 关于序列注释96
10.4.1 基因注释97
10.4.2 基因预测软件的评价98
10.5 本章小结99
11 野生稻中MOC1同源BAC的筛选与鉴定100
11.1 野生稻基因组BAC文库的初选100
11.1.1 关于“锚定探针” 100
11.1.2 野生稻基因组BAC文库初选结果100
11.2 对初选出的阳性BAC的复选103
11.3 本章小结106
12 野生稻中MOC1同源BAC的序列测定及注释107
12.1 野生稻中MOC1同源BAC的序列测定107
12.2 野生稻中MOC1同源BAC的序列注释108
12.2.1 基因注释108
12.2.2 重复序列注释110
12.3 本章小结110
13 稻属MOC1同源区基因保守性与重排111
13.1 基因结构保守性111
13.2 基因排列顺序保守性与微重排111
13.3 易位-倒位引起的多基因重排113
13.4 未知机制导致的基因组片段移动113
13.5 关于基因组共线性和微重排的探讨114
13.6 本章小结115
14 基因结构验证116
14.1 目标基因的确定116
14.2 验证结果117
14.3 关于异源多倍体中同源基因对的表达变化的探讨122
14.4 本章小结123
15 稻属MOC1同源区中新基因的形成及保守非编码序列的鉴定124
15.1 稻属MOC1同源区中新基因的形成124
15.1.1 新基因的从头形成124
15.1.2 通过基因复制模式产生新基因126
15.2 保守非编码序列的鉴定126
15.3 本章小结127
16 稻属MOC1同源区中的重复序列128
16.1 重复序列注释128
16.2 重复序列的类型及其对基因组结构的影响129
16.3 本章小结134
17 稻属植物不同基因组类型MOC1同源区间的比较研究135
17.1 二倍体基因组间MOC1直向同源区比较135
17.1.1 二倍体AA基因组间MOC1直向同源区比较与亚洲栽培稻起源135
17.1.2 二倍体AA基因组与非AA间MOC1直向同源区比较136
17.2 二倍体基因组与四倍体基因组间 MOC1同源区的比较137
17.3 四倍体基因组间MOC1同源区的比较139
17.4 本章小结139
18 稻属各基因组类型系统发育关系140
18.1 稻属MOC1基因系统发育分析140
18.2 关于植物系统发育问题探讨141
18.3 本章小结142
参考文献143
附表
附表1151
附表2154
缩略词157
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