烟草基因组知识篇_4_结构基因组学
烟草重要基因篇：3. 烟草烟碱合成代谢相关基因
烟草重要基因篇：3. 烟草烟碱合成代谢相关基因作者：张洪博来源：《中国烟草科学》2014年第03期烟碱（nicotine），即尼古丁，是烟草生物碱（包括烟碱、降烟碱、新烟草碱和假木贼碱等）的一种，约占烟草生物碱总含量的90%～95%[1]。
烟叶烟碱含量占叶片干重的0.6%～3.0%，是烟草和卷烟质量的一项重要指标。
对烟碱代谢的分子遗传学研究可以揭示烟碱代谢累积的分子机制，并为烟碱含量及烟碱成分调节相关的育种工作提供理论基础。
近年来，有关烟碱合成、转运及转化的一些重要基因已被陆续克隆，对烟碱合成代谢机理研究和烟草遗传育种工作产生了重要推动作用。
1 烟碱合成相关基因烟碱分子由一个吡咯烷环和一个吡啶环构成，在烟草根部合成，通过木质部向地上部运输，在烟草植株的叶片中含量最高，茎部含量最低[2-3]。
烟碱吡咯烷环由氮代谢中形成的腐胺合成。
腐胺可通过精氨酸脱羧酶（ADC，arginine decarboxylase）催化精氨酸脱羧形成，或由鸟氨酸脱羧酶（ODC，ornithine decarboxylase）催化鸟氨酸脱羧形成[4-6]。
腐胺在腐胺N-甲基转移酶（PMT，putrescine-N-methyltransferase）作用下获得由S-腺苷蛋氨酸（SAM，S-adenosyl-L-methionine）提供的甲基形成 N-甲基腐胺[7-9]，这是一个依赖S-腺苷蛋氨酸合成酶（SAMS，S-adenosylmethionine synthase）活性的反应。
N-甲基腐胺在N-甲基腐胺氧化酶（MPO，N-methylputrescine oxidase）催化下形成4-甲氨基丁醚[10]，并通过自身环化形成N-甲基-△1-吡咯啉阳离子，随后与提供吡啶环部分的烟酸衍生物发生缩合反应形成烟碱[11]。
烟碱吡啶环部分由烟酸提供，其前体是由天冬氨酸合成的喹啉酸[12]。
喹啉酸在喹啉酸磷酸核糖转移酶（QPRT，quinolinate phosphoribosyltransferase）催化下形成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD），然后经由吡啶核苷酸循环途径生成烟酸[7，13]。
烟草钾转运蛋白KUP基因家族鉴定与表达分析
烟草钾转运蛋白KUP基因家族鉴定与表达分析目录一、内容概要 (2)1. 研究背景 (2)2. 研究目的与意义 (3)3. 研究方法与实验设计 (4)二、烟草基因组与KUP基因家族的初步分析 (5)1. 烟草基因组概述 (7)2. KUP基因家族成员的初步鉴定 (8)3. KUP基因家族的染色体定位与结构特征 (9)三、KUP基因家族成员的序列比较与功能预测 (10)1. KUP基因家族成员的核苷酸序列比较 (12)2. KUP蛋白的氨基酸序列分析 (13)3. KUP蛋白的功能域与活性位点预测 (14)4. KUP蛋白的跨膜结构预测 (15)四、KUP基因家族在烟草中的表达模式分析 (16)1. KUP基因家族在烟草不同组织中的表达差异 (17)2. KUP基因家族在烟草不同发育阶段的表达模式 (18)3. KUP基因家族在烟草逆境响应中的表达变化 (19)五、KUP基因家族在烟草钾离子吸收与转运中的功能验证 (20)1. KUP基因家族成员的转基因表达载体构建与转化 (21)2. KUP基因家族成员在烟草中的钾离子吸收能力分析 (23)3. KUP基因家族成员在烟草钾离子跨膜转运中的功能验证 (24)六、结论与展望 (25)1. 研究结论 (27)2. 研究创新点 (27)3. 研究不足与展望 (29)一、内容概要本文旨在鉴定烟草中的钾转运蛋白KUP基因家族，并分析其表达特性。
烟草作为一种重要的经济作物，钾元素对其生长和产量有着至关重要的影响。
KUP基因家族在植物钾离子吸收和转运过程中发挥着重要作用。
本文首先通过分子生物学手段，利用生物信息学方法鉴定烟草中的KUP基因家族成员，并对其基因结构、序列特征等进行深入分析。
通过实时定量PCR等技术手段，研究不同组织、不同生长发育阶段以及不同处理条件下KUP基因家族的表达模式。
通过综合分析KUP基因家族的鉴定结果和表达数据，旨在揭示烟草中KUP基因家族在钾离子转运过程中的作用机制，为烟草及其他农作物的遗传改良和优质栽培提供理论依据。
本氏烟基因组
本氏烟基因组引言本氏烟（Nicotiana benisuzume）是烟草科（Solanaceae）的一种重要作物。
作为烟草的亲属，本氏烟具有类似的形态特征和生物学特性。
了解本氏烟的基因组结构对于研究烟草的基因功能和开展育种工作具有重要意义。
本文将介绍本氏烟基因组的来源、结构和功能，并讨论其在烟草领域的应用前景。
来源和研究方法本氏烟是自然界中存在的一种野生烟草品种，主要分布在亚洲地区。
为了进行本氏烟基因组的研究，科研人员采用了现代高通量测序技术，对本氏烟的基因组进行了测序和分析。
通过对基因组序列的组装和注释，科研人员得以获得本氏烟基因组的全貌。
基因组结构与组装本氏烟的基因组由一条染色体组成，相对较小，约为烟草基因组的一半大小。
通过基因组测序和组装技术，科研人员成功得到了本氏烟基因组的可靠序列。
该基因组包含了大量的基因和非编码序列，其中基因编码了一系列重要的蛋白质，参与了本氏烟的生长发育、光合作用、抗病抗逆等生理过程。
基因功能和调控本氏烟基因组中的基因具有多种不同的功能和调控机制。
其中，一些基因编码了酶和蛋白质，参与了植物的生理代谢和信号传导过程。
另外，还有一些基因编码了转录因子和调控子，起到了调节其他基因表达的作用。
通过对基因组的分析和功能研究，科研人员已经初步了解了本氏烟中一些关键基因的功能和调控网络。
应用前景本氏烟基因组的研究为烟草育种和遗传改良提供了重要的资源和工具。
通过对本氏烟基因组中与抗病抗逆性状相关的基因的筛选和鉴定，可以为育种工作提供候选基因。
此外，基于基因组的研究还可以揭示烟草的起源和进化历史，为保护烟草的遗传资源提供科学依据。
结论本文介绍了本氏烟基因组的来源、结构和功能，并讨论了其在烟草领域的应用前景。
本氏烟基因组的研究为烟草育种和遗传改良提供了重要的资源和工具，也为了解烟草的起源和进化历史提供了依据。
随着技术的进一步发展，相信本氏烟基因组的研究将为烟草领域的科学研究和产业发展做出更大的贡献。
植物功能基因组学的发展现状与发展趋势
植物功能基因组学的发展现状与发展趋势
黎裕;王天宇;贾继增
【期刊名称】《生物技术通报》
【年(卷),期】2000(000)004
【摘要】本文将评述植物功能基因组学研究领域最新的发展状况及其趋势.
【总页数】5页(P6-10)
【作者】黎裕;王天宇;贾继增
【作者单位】中国农业科学院作物品种资源研究所,北京,100081;中国农业科学院作物品种资源研究所,北京,100081;中国农业科学院作物品种资源研究所,北
京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】Q943.2
【相关文献】
1.烟草基因组学研究方法篇:3.烟草功能基因组学中的功能缺失与功能获得策略 [J], 李凤霞
2.谷子中的"拟南芥"——C4禾谷类研究的理想模式植物"xiaomi"——山西农业大学在谷子功能基因组学领域取得重大进展 [J], 王兴春
3.药用植物基因组测序及功能基因组学研究进展 [J], 李杰;蔡嘉慧;王慧中;孟一君
4.泛基因组及其在植物功能基因组学研究中的应用 [J], 潘佳颖
5.“十二五”国家863计划“特色植物功能基因组学研究与应用”项目通过验收[J],
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基因组学知识点总结
基因组学知识点总结基因组学是研究生物体的基因组结构、功能以及其与遗传性状的关系的学科。
下面将对基因组学的相关知识进行总结，包括基因组、基因、DNA测序技术等内容。
一、基因组和基因基因组指的是一个生物体所有基因和非编码DNA序列的总和。
基因是基因组中的一个特定区域，能够编码特定的功能性产物，如RNA和蛋白质。
基因组学研究着基因组中存在的各种基因的类型、数量以及它们在生物体中的分布和功能。
二、DNA测序技术DNA测序技术是基因组学中的重要工具，通过测序技术可以获取到DNA序列的信息，从而研究基因组结构和功能。
在过去的几十年里，DNA测序技术经历了多次技术革新，从传统的Sanger测序到现代的高通量测序技术，如二代测序和三代测序技术。
三、基因组测序项目基因组测序项目是基因组学研究的重要组成部分。
其中，人类基因组计划是最为著名的基因组测序项目之一，对人类基因组进行了全面的测序和分析，为后续的基因组学研究提供了重要的基础数据。
四、功能基因组学功能基因组学研究基因组中的各种功能元件，如调控区域、非编码RNA等，以及它们在基因调控网络中的作用和相互关系。
通过功能基因组学的研究，我们可以更好地理解基因组中各个功能区域的作用机制和生物学意义。
五、比较基因组学比较基因组学研究不同物种之间基因组的异同，以及这些差异对生物体特性的影响。
通过比较基因组学的研究，我们可以了解不同物种间的进化关系、基因家族的起源和演化等重要问题。
六、基因组编辑技术基因组编辑技术是基因组学中的一项重要技术，主要用于修饰和改变生物体的基因组。
目前，CRISPR-Cas9系统是最为常用的基因组编辑技术，能够实现高效、精确的基因组编辑，对基因组学研究和生物技术应用具有重要意义。
七、应用领域基因组学在许多领域都有广泛的应用，包括生物医学研究、农业与畜牧业、环境保护等。
通过基因组学的研究，我们可以揭示疾病的遗传基础、改良作物和畜牧动物的品质特性、了解生物多样性等重要问题。
烟草基因组计划与生物育种重大科技项目
烟草基因组计划与生物育种重大科技项目下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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烟草亚细胞定位
烟草亚细胞定位亚细胞定位是现代生物学研究的重要领域之一。
它通过对细胞内各种分子的运动和分布进行观察和分析，揭示了细胞内分子交互作用的复杂性和多样性。
烟草作为一种常见的植物，也是亚细胞定位研究的重要对象之一。
本文将从烟草亚细胞结构、亚细胞定位技术以及烟草亚细胞定位的研究进展等方面进行探讨。
一、烟草亚细胞结构烟草细胞是一种典型的植物细胞，由细胞质、细胞核、质膜、细胞壁、线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网、核糖体和微管等多个不同的结构组成。
其中，细胞核是细胞的重要组成部分，包含着遗传信息和调控机制。
质膜是细胞的外层结构，维持着细胞内外环境的稳定。
细胞壁是细胞的支撑结构，保护细胞不受外界环境的侵害。
线粒体是细胞内能量的主要来源，参与细胞的呼吸作用。
叶绿体是植物细胞的特征性结构，参与光合作用。
高尔基体和内质网是细胞内蛋白质合成和转运的重要场所。
核糖体是细胞内蛋白质合成的基本单位。
微管是细胞内的一种细胞骨架，参与细胞的形态维持和运动。
二、亚细胞定位技术亚细胞定位技术是研究细胞内分子运动和分布的重要手段。
目前常用的亚细胞定位技术主要包括荧光显微镜技术、电子显微镜技术、蛋白质标记技术和基因工程技术等。
其中，荧光显微镜技术是最常用的亚细胞定位技术之一。
它利用荧光染料或荧光蛋白对细胞内分子进行标记，通过荧光显微镜观察细胞内分子的运动和分布。
电子显微镜技术则可以观察到更高分辨率的细胞结构和分子分布。
蛋白质标记技术和基因工程技术则可以对分子进行精确的定位和操作，提高亚细胞定位的精度和可靠性。
三、烟草亚细胞定位研究进展烟草作为一种常见的植物，其亚细胞定位研究也有着广泛的应用和深入的研究。
近年来，烟草亚细胞定位研究主要集中在以下几个方面：1.烟草亚细胞蛋白质定位烟草中有大量的蛋白质参与细胞的生长和发育过程。
通过荧光蛋白标记技术和基因工程技术，可以对这些蛋白质进行定位和操作。
研究表明，烟草细胞质内的微管蛋白可以定位在微管上，参与细胞的形态维持和运动。
烟草分子生物学研究
烟草分子生物学研究烟草作为一种重要的经济作物，在全球范围内广泛种植。
然而，烟草的种植以及吸烟行为不仅给人类健康和环境造成了巨大的危害，也给全球环境和人类经济带来了极大的压力。
因此，对于烟草的研究不仅仅是为了开发新的烟草品种，更重要的是探讨其分子生物学机制，以期找到减少其对环境和人类健康危害的方法。
下面，我们将对烟草分子生物学研究方面进行探讨，并按类划分章节进行阐述。
1. 烟草基因组和基因调控研究基因组是指一个生物体的所有基因的总和。
烟草的基因组包括DNA和RNA两种分子。
近年来，随着烟草基因组研究技术的不断进步，人们已经对烟草基因组的大小和结构、基因组中的重复序列、基因家族分布和进化等方面有了较深入的了解。
另外，对于烟草基因调控机制的研究也很重要。
烟草中的基因调控包括转录调控、转录后调控和表观遗传调控等多个层次。
目前，研究人员已探究了烟草中多个转录因子的作用，同时，也对烟草中mRNA的转录后修饰进行了细致的研究。
2. 烟草生物合成途径研究在研究烟草时，我们也不能忽略其生物合成途径的研究。
烟草中生物合成途径的研究可将其分成两类，一类是次生代谢产物的合成途径，包括尼古丁、苯丙素等化合物的合成途径；另一类是一些重要生物分子的合成途径，例如核酸、蛋白质等。
对这些途径的深入研究，不仅能使我们更好地了解烟草的生长发育和适应环境的机制，也能为烟草品质的提升以及一些生物技术研究提供帮助。
3. 烟草基因转移技术研究无论是研究烟草基因组还是生物合成途径，都离不开基因转移技术，尤其是转基因技术。
烟草在基因转移技术研究中得到大量应用，特别是生产重要生物分子和工业材料等方面。
同时，基因转移技术还被应用于对烟草基因组进行改良和改变。
4. 烟草保护研究烟草植物在种植过程中往往会遭受病虫害的袭击，对此，科学家需要采取措施保护烟草。
在研究烟草保护的过程中，一些常见的烟草病原体如Tobacco mosaic virus、Sunflower chlorotic mottle virus、Tobacco etch virus、Turnip mosaic virus等都被广泛研究。
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82 中国烟草科学 Chinese Tobacco Science 2010-08，31（4）
烟草基因组知识篇：4. 结构基因组学
龚达平
（中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101）
基因组学的研究可分为两方面：以基因组测序为目标的结构基因组学和以功能鉴定为目标的功能基因组。
结构基因组学是在基因组学研究的早期阶段，着重进行基因作图、序列分析以研究基因组成、定位的科学。
染色体不能直接用来测序，必须将基因组分解成容易操作的较小的结构，即进行基因组作图，获得基因组图谱。
根据作图使用的标志和手段，基因组图谱可分为遗传图谱（genetic map）、物理图谱（physical map）、转录图谱（transcription map）及序列图谱（sequence map）[1]。
1 遗传图谱
遗传图谱又称连锁图谱（linkage map），它是以连锁的遗传标记间的重组频率确定遗传学距离（一般用厘摩cM表示，即减数分裂事件中1%的重组率）的基因组图。
早期使用的多态性标志有RFLP（限制性酶切片段长度多态性）、RAPD（随机引物扩增多态性DNA）、AFLP（扩增片段长度多态性）；20世纪80年代后期，开始应用MS（微卫星）标记绘制图谱。
MS的出现不但提高了遗传图的精度，同时也成为物理图谱上的标记，从而促进了遗传图谱与物理图谱的整合；近年来，第三代的多态性标记SNP（单核苷酸多态性）标记得到大量使用。
Dib等在5264个AC/TG型微卫星的基础上绘制了人类的完整遗传图谱[2]，平均密度是每0.6 Mb一个标记。
遗传图谱的建立为基因识别和疾病相关基因的定位创造了条件。
2 物理图谱
遗传图谱的分辨率和精确度都非常有限，对于大多数真核生物来说，在进行大规模DNA测序前，需要用其它作图方法来补充遗传图谱。
物理图谱是DNA序列上可以识别的标记位置和相互之间的距离（以碱基对的数目为衡量单位）的信息。
这些标记包括限制性内切核酸酶的酶切位点、基因等。
物理作图方法很多，主要为以下三类：限制性酶作图，荧光原位杂交（FISH）和序列标记位点（STS）。
限制性图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序，即酶切片段在DNA链上的定位，用于对如kb数量级的小区域做精细结构制图。
最早的物理图谱是细胞遗传学图谱，通过原位杂交将基因定位在染色体各区带上。
细胞遗传学图用于较大片段的区域制图；荧光原位杂交图谱使用荧光标记的DNA探针，来探测DNA序列在染色体上位置的物理图谱。
但限制酶作图和FISH均不能满足快速简单绘制大基因组物理图谱的要求。
最有效的物理作图技术是STS作图，其优点在于适合大规模测序并容易在染色体上定位。
STS是具有位点专一性、染色体定位明确、而且可用PCR扩增的单拷贝序列。
HGP在1998年完成了包含52 000个STS位标、覆盖人类基因组大部分区域的YAC或BAC 为载体构建的连续克隆系[3]。
3 转录图谱
转录图谱即基因图谱，是识别基因组所包含的蛋白质编码序列在基因组中的位置以及基因表达模式等信息的图谱。
转录图谱是以表达序列标签（EST）为标志绘制的分子遗传图谱。
通过从cDNA
2010年第31卷中国烟草科学83
文库中随机挑选克隆进行测序所获得的部分cDNA的5′或3′端序列称为表达序列标签，一般长为300~500 bp。
EST在基因的鉴定、基因图谱的构建以及基因表达水平分析等方面起着重要的作用。
目前公共数据库NCBI中人类的EST数量超过830万条。
EST数据的不足之处在于其不能获得基因的完整信息，同时低丰度表达和那些在特殊环境条件胁迫下诱导表达的基因很难获得。
构建全长文库以及利用新一代高通量的测序技术开展转录组测序可以提高对基因的认识。
此外，必须开展全基因组测序，以获得基因结构的完整信息，如基因在染色体上的排列顺序、基因间的间隔结构、启动子的结构以及内含子的分布等。
4 序列图谱
基因组计划的最终目标是为了获得生物的全基因组序列，通过测序来得到基因组的序列图谱。
基因组测序的基本策略主要有两种：逐步克隆法和全基因组鸟枪法。
前者是对连续克隆系中排定的BAC克隆逐个进行亚克隆测序并进行组装。
后者是在获得一定的遗传及物理图谱信息的基础上，绕过BAC克隆逐个排序的过程，将基因组DNA分解成2 kb左右的小片段进行随机测序，辅以一定数量的10 kb的克隆和BAC克隆的末端测序，利用超级计算机进行序列组装。
这两种方法各有利弊。
逐步克隆法需要构建大片段基因组文库和精细的物理图谱，成本高，时间长，但组装相对容易。
全基因组鸟枪法的优点在于测序速度快，并且不需要遗传图谱或物理图谱，可以在较短时间内完成对一个基因组的测序。
但由于是随机测序，需要对基因组进行高冗余测序。
同时，拼接过程中对计算机技术和新算法的要求比较高。
随着计算机和测序技术的快速发展，特别是新一代测序仪的出现，大大降低了测序时间和成本[4-6]。
全基因组鸟枪法已经应用在很多物种基因组测序中，如人类（美国Celera公司）、果蝇、水稻、家蚕、熊猫等。
IHGSC和Celera Genomics公司分别于2001年宣布了人类基因组草图，2003年4月人类基因组精细图问世，2004年10月人类基因组完成图公布[7-9]。
基因组测序完成之后，基因组研究的重心由结构向功能转移。
功能基因组学代表基因分析的新阶段，在结构基因组学提供的信息基础上系统地研究基因的功能，包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测等。
对生物学的研究也从对单一基因或蛋白质的研究转向多基因或蛋白质作用网络的系统研究[10]。
参考文献
[1] 布朗T A. 基因组2[M]. 袁建刚，等译. 北京：科学出版社，2002：192-218.
[2] Dib C, Fauré S, Fizames C, et al. A comprehensive genetic map of the human genome based on 5264 microsatellites[J].
Nature, 1996, 380: 152-154.
[3] Schuler G D, Boguski M S, Stewart E A, et al. A gene map of the human genome[J]. Science, 1996, 274: 540-546.
[4] Shendure J, Ji H. Next-generation DNA sequencing[J]. Nat Biotechnol, 2008, 26: 1135-1145.
[5] Branton D, Deamer D W, Marziali A, et al. The potential and challenges of nanopore sequencing[J]. Nat Biotechnol,
2009, 26: 1146-1153.
[6] Rusk N. Cheap third-generation sequencing[J]. Nat Methods, 2009, 6: 244-245.
[7] International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome[J]. Nature,
2001, 409: 860-945.
[8] Venter J C, Adams M D, Myers E W, et al. The sequence of the human genome[J]. Science, 2001, 291: 1304-1351.
[9] International Human Genome Sequencing Consortium. Finishing the euchromatic sequence of the human genome[J].
Nature, 2004, 431: 931-945.
[10] Morot-Gaudry J –F, Lea P, Briat J –F. 植物功能基因组学[M]. 王元英, 时焦，等译. 北京：中国农业科学技术出版
社，2009：17-23.。