植物功能基因组研究技术进展-Word文档.docVIP

植物功能基因组研究技术进展 李大红　　梁建生** （扬州大学生物科学与技术学院 江苏扬州 225009） 摘要：由于新技术在植物基因组上的应用，植物功能基因组的研究方面取得了很大的进展。本文简要概述突变体、反义RNA、RNAi、基因表达的系统分析和基因芯片在研究植物功能基因组中的基本原理以及其应用。 关键词：反义RNA；功能基因组；基因芯片；突变体； RNAi；基因表达系统分析 Advances in Technique of Plant Functional Genomics Da-hong LI Jiang-sheng LIANG** (College of Bioscience and Biotechnology Yangzhou University, Yangzhou 225009) Abstact： Great progress has been made in understanding gene functions in plant growth and development largely due to the development and applications of new techniques in genomic study. This paper briefly reviews the recent advances in several new developed techniques applied in functional genomic research, including applications of mutants, antisense RNA, RNAi, SAGE and Microarray,etc. Key words: Antisense RNA; Functional Genomics; Microarry; Mutants; RNAi; SAGE 基因功能鉴定是测序和对基因组进行注释的结果,基因组测序完成后,研究未知基因的功能是一个十分诱人的后基因组研究课题。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段，是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能，它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。 功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(post-genomics)，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。 基因的功能包括：生物学功能，如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰；细胞学功能，如参与细胞间和细胞内信号传递途径；发育上功能，如参与形态建成等。 采用的技术包括突变体，反义RNA，RNAi，基因表达的系统分析，DNA芯片等。 1 突变体是研究基因功能传统的也是最有效的方法 传统获得突变体的方法包括自然突变和人工诱变。自然诱变由于其突变频率低，筛选工作大，而迫使人们发展人工诱变的方法筛选突变体。人工诱变是通过物理或化学方法处理，在处理后代中选择具有新特性的生物体，然后克隆有关基因并对其进行功能分析。 诱发突变的物理因素主要指某些射线，如γ-射线、X-射线、B-射线和中子流等；化学诱变剂主要指某些烷化剂，碱基类似物，抗生素等化学药物。 物理诱变方法应用于植物始干1928年，斯德勒首先证实了X-射线对玉米和大麦有诱变效应。1930年和1934年尼尔逊·爱尔和托伦纳分别用辐射诱变技术获得了有实用价值的大麦突变体和烟草突变体。化学诱变剂在植物上的应用一般认为始于1943年，当时约克斯用马来糖(脲烷)诱发了月见草、百合和风铃草的染色体畸变。由重组DNA技术衍生出的插入突变改变了传统的突变方法，它是人为地造成某一待研究基因断裂而产生的突变体，并根据由此带来的表型特征的改变分析该基因的功能，然后再进行基因等分子水平上的研究。因此，目前将这种根据基因变异效果得出基因功能的方法称作反向遗传学方法（reverse genetics）。目前，T-DNA插入突变技术被广泛地应用到许多植物功能基因组研究中，例如，已知序列的T-DNA标签可以被用来对插入突变体库的所有敲除突变体的旁测序列进行系统地测序。现在大量的T-DNA和转座子随机插入突变品系被建成了数据库(Bevan,2002)。人为获得基因插入突变的方法主要有三种，即接头插入突变法、T-DNA标签法和转座子诱变法。通过这些方法可大大