小麦的比较基因组学和功能基因组学_代君丽VIP免费

西北植物学报2004,24(5):949—953ActaBot.Boreal.-Occident.Sin.文章编号:1000-4025(2004)05-0949-05小麦的比较基因组学和功能基因组学�代君丽,李振岐*(西北农林科技大学植物保护学院,陕西杨陵712100)摘要:小麦是异源多倍体植物,具有大的染色体组,并且基因组中重复序列所占比例较高,这些特征限制了小麦基因组研究的进展.比较基因组学方法为运用模式植物进行小麦基因组学研究提供了一个操作平台.功能基因组学的研究集中于基因组中转录表达的部分,基因功能的确定是功能基因组学研究的主要内容.对比较基因组学在小麦基因组研究中的应用和小麦功能基因组学的研究内容和方法进行了综述.关键词:小麦;比较基因组学;功能基因组学中图分类号:Q943.2;S512.1文献标识码:AComparativeandfunctionalgenomicsofwheatDAIJun-li,LIZhen-qi*(CollegeofPlantProtection,NorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry,Yangling,Shaanxi712100,China)Abstract:Wheatistheheterogenouspolyploidplantwithlargechromosomesandhighlevelofrepetitivese-quences.Thesecharactershavelimitedtheprogressofwheatgenomicsstudies.ComparativegenomicsprovidedaplatformforstudyofwheatgenomicsbyusingmodelplantsFunctionalgenomicsfocusedontheexpressedportionofthewheatgenome.Itsaimwasdeterminingtheexpressionandfunctionofgenes.Thispaperreviewstheapplicationofcomparativegenomicsinwheatgenomicstudiesandthecontentsandmethodsoffunctionalgenomicsofwheat.Keywords:wheat;comparativegenomics;functionalgenomics六倍体小麦是由3个来自不同祖先、亲缘关系较近的基因组组成,因此大部分基因存在一套三重部分同源的等位基因.不像具有较小基因组的模式植物拟南芥和水稻(拟南芥的基因组大小为130～140Mb,禾谷类模式植物水稻基因组大小为400Mb),小麦的基因组较大为16000Mb[1].除了在模式体系中需要较小基因组外,基因发现策略的一个重要组成部分依赖于植物的转化效率.正是因为小麦在这两个主要要求上的落后,使小麦基因组研究面临着巨大的挑战.然而,基因组学研究方法的广泛应用为小麦基因组研究创造了机会.例如,小麦具有1000多个自然产生的和诱变的变种,这些变种的形态学特征、发育特征、生物学特性和抗病性已经研究得比较清楚[19].功能基因组研究与在已知位点上表型突变的结合将会很容易在小麦育种中得到应用.1比较基因组学比较基因组学(Comparativegenomics)是基于基因组图谱和测序基础之上,对已知的基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种的进化的学科.在比较基因组学研究中,禾谷类作物一直是研究的重点,涉及到的作物包括水稻、玉米、小麦、燕麦、谷子、甘蔗、高粱、珍珠粟、黑麦草�收稿日期:2003-07-15;修改稿收到日期:2003-10-29作者简介:代君丽(1977-),女(汉族),西北农林科技大学在读博士研究生,植物病理学专业.*通讯联系人.Correspondenceto:Prof.LiZhen-Qi.电话:029-87092234.等[15].通过对真核生物基因组图谱进行比较研究发现,真核生物基因组存在着一定的相似性,这为运用具有较小基因组的模式植物去检测像小麦这样具有较大基因组的植物提供了依据.比较基因组学研究的基本假定是所有在模式种基因组中发现的与生长发育有关的基因,其功能特征在植物(包括作物)中将是相似的.比较基因组学方法是在基因水平上推测基因产物功能相似性或是对在基因组中表现共线性(colinearity,即基因和基因顺序具有保守性)的基因的应用.对这些方法的选择还依靠种之间的遗传相关性水平.对禾本科植物进行比较基因组学研究发现,在禾本科植物中存在着很高的共线性水平,同时这些共线性在分子水平上依然保留,这将为利用比较分析方法从大的禾本科植物基因组中分离基因提供了新的思路和方法[13].此外比较分析还为确定水稻为禾本科的模式植物提供了理论依据.随着比较基因组学的研究进展,水稻这个小的基因组将成为跨基因组基因分离的工具.水稻将是小麦比较合适的模式体系,运用建立在保守的微同线性基础上的比较基因组方法可以进行基因分离.另一方面,拟南芥大量的突变体也是主要的研究资源,这些资源可...