植物基因组大小测量方法.pptVIP

植物基因组大小及其测定方法目录1.植物基因组大小2.决定其大小的因素3.测量方法植物基因组大小细胞是不停地进行着维持植物生存所必须的基本代谢活动的生命小宇宙,小宇宙当中的大部分代谢活动受制于细胞核.细胞核是生命赖以维持的基本装置,细胞核是携带绝大部分遗传物质（DNA）的主要载体。估计细胞核内的DNA含量常用C值(C-value)描述,DNAC-值指的是一个物种配子核中没有复制时的DNA含量，而一个物种的单个染色体组的DNA含量称为基因组大小。该值对每种生物而言是一个常数(constont)，且具有种的特征(characteristic)。由于这两个词都是以C开头，所以传统地基因组大小又称DNAC-值。迄今为止,已建立起含有5150种植物的DNAC值数据库包括被子植物、裸子植物、羊齿类、苔藓类以及藻类等。在被子植物中,已知最小的基因组发现于螺旋狸藻(GenliseamaragretaeHutch.),基因组大小为63Mb;最大的基因组为百合科的四倍体贝母(FritillariaassyriacaBaker.),基因组大小为127Gb,两者相差约2000倍。由此可知，在真核生物中，不同种类的生物的基因组的大小变化范围非常大。由于真核生物的基因位于DNA上，所以人们很自然地就会认为，进化地位越高、结构越复杂的生物需要的基因就越多，因此其基因组中应该含有更多的DNA，即它的基因组就应该越大。然而，越来越多的观察表明，这个假定是不成立的。例如百合基因组的大小是重要的粮食作物水稻的200多倍。所以一种生物的基因组大小同该种生物的结构复杂性或其在进化上所处的地位高低无关，这种现象被称为C值佯谬。决定因素C值佯谬现象困扰了人们半个多世纪。随着越来越多的真核生物基因组的测序完成，人们发现基因组的绝大部分DNA序列不是用来编码蛋白质的，而是以重复序列(主要是转座元件)为主的非编码序列。这一发现在一定程度上解释了C值佯谬现象，既然重复序列决定了真核生物基因组的大小，那么是什么因素决定了重复序列的产生和积累呢?目前有两个主要的假说来解释真核生物基因组中重复序列的积累。PARTONE第一个假说是“突变－漂变”模型(mutation–driftmodels)。这个假说认为基因组中的重复序列是没有任何用处的，这些DNA序列是在随机的遗传漂变过程中固定下来，而基因组只是被动地携带它们。最终一种生物的基因组大小就是其所能忍受的最大限度。第二个假说是“适应性(adaptive)”理论，这个假说认为基因组中的重复序列尽管不能编码蛋白质，但是它们可以直接或者间接地对表型产生影响，进而产生适应性。PARTONE根据这个理论，基因组大小的差异反映的是不同种生物的不同的适应性需求，或者说是作用在不同种生物上的自然选择效力的差别。PARTONE作为以上两个假说的补充，还有两个假说也解释真核生物基因组中非编码序列的积累，其中之一认为真核生物基因组的大小是由该基因组删除非编码DNA序列的能力决定的。PARTONE另外一个假说则把目光集中到了真核生物基因组的主要成分———转座元件身上。由于基因组利用小RNA来调控转座元件扩增的机制被揭示，这个假说认为:转座元件的转座(扩增)效率决定着基因组的大小。尽管至今还没有任何一种假说能够完美地解释基因组中重复序列的积累，但很可能是以上各种假说中所提到的机制综合作用的结果，决定了真核生物基因组的大小。PARTONE意义研究物种的基因组大小(C值)为以下几个方面提供理论依据:(1)作为AFLP引物中选择性碱基个数确定的依据,若基因组较大,则选择性碱基相应地增加;PARTONE与微卫星的扩增效率相关,主要是由于大的基因组稀释了靶位点在基因组中所占的比例,致使引物与靶位点结合的几率降低;(3)作为细胞核大小、花粉粒直径等表型的预示值,基因组大小与细胞核大小、花粉直径等表型性状成正相关。作为生态与环境的预示值,C值与植物的生活史、地理分布、物候期、单位面积生物量、对生长环境的敏感度(如温度和湿度的变化)等紧密相关,还能预测长期的变化(诸如全球变暖)所引起的植被改变;利用推断的C值来揭示古生物学的趋势,例如,根据化石细胞的大小,可以推断化石的DNA含量。在植物化石中,气孔保卫细胞的大小也可以用来估计DNA含量,进而寻求C值的进化趋势;C值对物种保育具有重要的意义,大基因组的物种往往存在更大的灭绝风险。虽然物种灭绝与