植物功能基因组的主要研究方法及其应用
植物分子生物学研究
植物分子生物学研究植物分子生物学研究是一门关注植物生物体内遗传物质、基因功能以及分子生物学机制的学科。
通过对植物分子层面的研究，我们可以深入了解植物的生长发育、代谢途径、抗逆性以及进化机制等方面的重要信息。
在本文中，我们将探讨植物分子生物学研究的重要性，并且介绍一些常用的研究技术和方法。
一、意义与重要性植物分子生物学研究在农业、生物技术以及生态学等领域中具有广泛的应用价值。
首先，通过对植物基因的研究，我们可以了解植物在逆境条件下的响应机制，从而开发出抗性更强、适应力更强的新品种。
这对于解决全球温室效应、土地退化等重大环境问题具有重要意义。
其次，植物分子生物学研究也推动了农业生产的发展和进步。
通过对植物基因组的测序，可以筛选出抗病虫害、耐旱耐寒等性状的遗传基因，进而通过基因编辑等技术手段进行基因改良。
这不仅能提高农作物的产量和品质，还能减少农药的使用，降低对环境的影响。
此外，植物分子生物学研究还为生态学研究提供了重要的工具和理论基础。
通过研究植物的分子生物学特性，我们可以了解植物物种的起源、分布、繁育系统等信息，为生态系统的保护和修复提供科学依据。
二、研究技术和方法1. 基因测序技术基因测序技术是植物分子生物学研究中最常用的技术之一。
通过测序技术，我们可以获取植物基因组的全貌，揭示植物的遗传信息。
目前，常用的基因测序技术包括Sanger测序、高通量测序等。
2. 基因组学研究基因组学研究是植物分子生物学研究的重要分支之一。
通过对植物基因组的研究，我们可以了解植物的基因组大小、染色体结构、基因分布以及基因家族等特征。
基因组学的发展推动了植物分子生物学领域的突破。
3. 基因功能研究基因功能研究是植物分子生物学研究中的核心内容之一。
通过对植物基因功能的解析，我们可以了解基因在植物生长发育和代谢途径中的作用机制。
常用的基因功能研究方法包括基因沉默、基因编辑以及转基因技术等。
4. 蛋白质组学研究蛋白质组学研究是植物分子生物学研究中重要的一个方向。
拟南芥的基因组和功能分析
拟南芥的基因组和功能分析拟南芥（Arabidopsis thaliana）是一种模式植物，因为它的基因组非常小，具有高度保守性和相对简单的生长环境。
这使得拟南芥成为研究植物基因组和生物学机制的理想模型。
拟南芥的基因组已被完整测序，它包含5条染色体和大约1.15亿个DNA碱基对。
与其他植物的基因组相比，拟南芥的基因组非常小，只有其他植物的1/10到1/25之间。
另外，拟南芥的基因组中的重复元件很少，这使得基因识别和注释变得更加容易。
拟南芥的基因组序列被广泛应用于各种基因研究，包括基因功能和表达分析、代谢组学、转录组学、蛋白质组学、细胞和发育生物学、信号转导和整个基因组水平的遗传和表观遗传研究。
通过对拟南芥基因组的分析，可以发现许多基因的拥有相似的序列、结构和功能，这使得预测其他植物的基因功能变得更容易。
另外，可以通过比较拟南芥与其他植物的基因组序列的异同，确定哪些基因是拟南芥特有的，哪些基因是其他植物所共有的。
拟南芥的基因组研究还有助于研究植物发育和适应的机制。
通过研究拟南芥基因组中与植物生长发育相关的基因，可以揭示植物发育的激素调节、蛋白质相互作用和转录因子网络等重要机制。
这些研究为植物育种、生产和药物开发提供了基础。
除了对基因组的研究，拟南芥的功能分析也被广泛应用于基因功能研究。
对拟南芥进行基因功能研究的方法包括T-DNA插入、CRISPR/Cas9基因编辑等。
这些方法允许破坏植物中的特定基因，以确定该基因在植物发育、代谢和适应等方面的重要性。
通过这些方法，已经确定了许多重要基因的作用，如卷心菜素合成途径中的几个关键酶、植物生长素受体、植物抗病性基因等。
这些研究为植物育种、生产和生物技术的开发提供了基础。
拟南芥的基因组和功能分析为植物研究提供了宝贵的工具和资源，也为植物学家和生物技术研究者提供了更深入的理解植物生物学和基因功能的契机。
功能基因组学及其研究方法
第29卷第2期作 物 学 报V o l.29,N o.2 2003年3月 194～201页A CTA A GRONOM I CA S I N I CA pp.194～201 M ar.,2003功能基因组学及其研究方法α张祖新 张方东 郑用琏(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室,湖北武汉430070)摘 要 功能基因组学是在结构基因组学丰富信息资源的基础上,应用大通量的实验分析方法并结合统计和计算机分析研究基因的表达、调控与功能以及生物的生长、发育规律的新型交叉学科。
基因功能研究采用从基因到表型和从表型到基因两种策略,使用多种方法创造大量变异及大通量识别并克隆基因和研究基因表达模式的技术。
如基因陷阱、基于差异杂交的基因表达差异研究技术、DNA芯片和蛋白质芯片等。
随着研究技术不断改进和创新,功能基因组研究将成为生命科学研究的重点和热点。
关键词 功能基因组;蛋白质组;从表型到基因;从基因到表型;差异杂交;DNA芯片中图分类号:Q753 文献标识码:AFuncti ona l Geno m i cs and It′sM ethodologyZHAN G Zu2X in ZHAN G Fang2Dong ZH EN G Yong2L ian(N ational K ey L ab of C rop Genetic Im p rove m ent,H uazhong A g ricultural U niversity,W uhan430070,China)Abstract Functi onal genom ics refers to the devel opm en t and app licati on of gl obal experi m en tal app roaches to assess gene functi on,gene exp ressi on p rofile,o rgan is m grow th,devel opm en t and m etabo lic regulati on by m ak ing use of the info r m ati on and reagen ts p rovided by structural genom ics.It is characterized by h igh th roughput experi m en talm ethodo l ogies com bined w ith statistical and computati onal analysis of the results.T he funda m en tal strategies in investigati on of gene functi on are from pheno type to gene and from gene to pheno type.M any large2scale experi m en tal m ethods are used to induce m utati on,iden tify and cl one gene.Fo r exa mp le:gene trap,studying m ethods of differen tial hybidrizati on2based gene exp ressi on,DNA ch i p s,p ro tein ch i p s,etc.W ith advance of i m p rove m en t and innovati on of m ethodo l ogy,w e believe that functi onal genom ics w ill becom e the ho t s po t in the field of life science.Key words Functi onal genom ics;P ro teom ics;F rom pheno type to gene;F rom gene to pheno type;D ifferen tial hybridizati on;DNA ch i p s 基因组(Genom e)的提出已有近80年的历史,它是指生物染色体的全套基因。
植物总dna提取的原理及应用
植物总DNA提取的原理及应用1. 植物总DNA提取的原理植物总DNA提取是一种从植物细胞中分离纯化DNA的方法。
它是研究植物基因组的基础，对于植物遗传学和分子生物学的研究具有重要意义。
以下是植物总DNA提取的主要原理：1.细胞破碎：为了释放细胞内的DNA，需要先将植物细胞破碎。
这可以通过机械方法（如研磨）或化学方法（如细胞壁降解酶）来实现。
2.DNA溶解：破碎的细胞释放出来的DNA会与其他细胞组分（如蛋白质和RNA）结合在一起形成复杂的混合物。
在这一步骤中，可以通过加入特定的缓冲液和洗涤剂来溶解细胞组分，将DNA纯化。
3.酒精沉淀：为了将DNA从溶液中分离出来，可以通过加入高浓度的酒精，使DNA以固体形式沉淀。
4.洗涤和纯化：沉淀的DNA表面可能附着有其他颗粒物。
为了去除这些杂质，可以用酒精和洗涤剂进行多次洗涤和离心。
5.DNA溶解：最后，纯化的DNA溶于适当的溶液（如Tris-EDTA缓冲液），以便后续应用。
2. 植物总DNA提取的应用植物总DNA提取的成功应用于以下几个方面：2.1 植物基因组研究植物总DNA提取是进行植物基因组研究的基础。
通过提取植物总DNA，研究人员可以了解植物基因组的组成、结构和功能。
这对于理解植物的遗传特性、进化历史以及种间亲缘关系具有重要意义。
2.2 植物遗传改良植物总DNA提取技术可以帮助研究人员进行植物遗传改良。
通过提取植物总DNA，可以发现植物中的有用基因或性状相关基因，并进行基因定位和序列分析。
这为培育具有优良性状的新品种提供了基础。
2.3 植物种群遗传学研究植物总DNA提取可以用于研究植物种群的遗传结构和变异情况。
通过分析植物总DNA中的遗传标记（如微卫星和单核苷酸多态性），可以推断不同个体和种群之间的遗传关系、基因流和遗传多样性等重要参数，从而深入了解植物的遗传背景和进化过程。
2.4 植物病害诊断植物总DNA提取可以应用于植物病害的诊断。
通过提取植物总DNA，可以检测病原体的存在和种类，从而确定植物是否感染了某种病害，进而采取相应的病害防治措施。
植物遗传学的研究与应用
植物遗传学的研究与应用植物遗传学是研究植物遗传现象、遗传规律以及遗传进化等方面的学科。
它是遗传学的一个分支，应用十分广泛。
在此，我们将从植物遗传学的基本概念、研究方向及应用领域三个方面进行探讨。
植物遗传学的基本概念植物遗传学主要研究植物体内基因的遗传特点。
其中，植物的遗传物质DNA是非常重要的组成部分。
DNA是植物遗传物质的主要组成部分，也是遗传学的研究对象。
DNA分为核糖核酸和去氧核糖核酸，是遗傅子体，细胞的构成部分。
DNA可以被 DNA 聚合酶复制，也可以通过识别“密码”来转录mRNA，然后由核糖体翻译成蛋白质。
众所周知，植物与动物一样，都有一定的基因组。
植物遗传学的研究对象通常是该基因组的某些特定部位，如基因、染色体、核型等。
其中基因是植物遗传学的基本研究对象。
它具有遗传信息的基本单位，是生命现象的物质基础。
植物遗传学的研究方向植物遗传学的研究方向主要包括遗传进化、遗传变异和杂交育种等方面。
本篇文章仅就其中一些方向进行简要阐述。
1. 遗传进化植物遗传学的一个重要研究方向是遗传进化，即通过研究植物基因组的演化来揭示植物生物学进化的规律。
植物的进化是一个复杂而漫长的过程，也是遗传学的重要研究方向。
通过对植物的遗传物质DNA的研究和分析，可以揭示出不同物种之间的遗传差异和演化轨迹。
2. 遗传变异植物变异是指不同基因型之间在形态上和生物学上的差别。
植物变异是自然和人为选择的产物，它涉及到细胞、基因、染色体等多方面的因素。
探究植物的遗传变异对于认识植物分类、定种、自然选择、生物进化等生物学问题都具有重要意义。
3. 杂交育种植物杂交育种是植物遗传学的重要应用之一。
它是利用杂交优势的原理，通过良种优质的杂交组合，生产出优质新品种的方法。
在植物杂交育种中，通常采用两个不同的亲本进行交配，以获得杂种后代，然后利用杂种后代的优异性状和杂种优势进行选育，繁殖出优良新品种。
植物遗传学的应用领域植物遗传学的研究成果具有多方面的应用价值，如农业、食品、医药等领域均可应用植物遗传学研究成果。
植物分子遗传学研究植物的遗传物质及其遗传信息传递
植物分子遗传学研究植物的遗传物质及其遗传信息传递植物分子遗传学是研究植物遗传物质及其遗传信息传递的一门学科。
通过对植物的遗传物质DNA和RNA的研究，揭示植物遗传信息的传递过程以及遗传变异的机制。
本文将介绍植物分子遗传学的基本概念、研究方法及其在植物遗传育种中的应用。
一、植物分子遗传学的基本概念植物分子遗传学是遗传学的一个分支学科，研究植物的遗传物质以及遗传信息如何在植物个体及其后代中传递和表达。
植物的遗传物质主要是DNA和RNA，DNA包含了植物遗传信息的模板，而RNA则负责将遗传信息转化为蛋白质。
植物的遗传信息传递过程主要包括DNA复制、转录和翻译等步骤。
DNA复制是指DNA分子的复制过程，确保遗传信息准确无误地传递给下一代。
转录是指DNA转化为RNA的过程，通过RNA分子将DNA的遗传信息转运到细胞质中进行翻译。
翻译是指RNA分子通过核糖体将遗传信息转化为蛋白质的过程，蛋白质是植物细胞中构成酶、抗体和结构蛋白等重要物质的基础。
二、植物分子遗传学的研究方法植物分子遗传学的研究方法主要包括DNA测序、PCR、Southern印迹、Northern印迹和基因编辑等技术。
1. DNA测序：DNA测序是植物分子遗传学研究的基础技术，它能够确定DNA序列的顺序，揭示植物基因组的结构和功能。
根据DNA测序结果，可以进一步分析DNA序列中的基因、启动子和调节元件等功能区域。
2. PCR：PCR（聚合酶链式反应）是一种重要的分子生物学技术，它能够在体外扩增DNA片段，为植物基因的研究提供了便利。
通过PCR技术，可以扩增感兴趣的基因片段，进而深入研究植物基因的调控机制和功能。
3. Southern印迹：Southern印迹是一种检测DNA的技术，它可以确定DNA中特定基因的存在与否。
通过将DNA进行限制性酶切、电泳和转移，再用探针杂交的方法，可以检测出特定的DNA序列。
4. Northern印迹：Northern印迹是一种检测RNA的技术，它可以确定RNA中特定基因的表达量和时空分布。
什么是植物基因组
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2、植物基因组多倍体比较常见，而动物中极其罕见。
水稻
倍型
2n
染色体数 24 目
常见植物染色体数目以及其倍型
玉米 香蕉
水仙
马铃薯
2n
3n
3n
4n
20
33
30
48
曼陀罗 4n 48
小麦 6n 42
3、植物基因组重复序列含量往往更高。 4、植物体独有的功能比如光合作用就有其相对应植物独有的基因。
植物特有的编码、非编码基因、调控序列及其产物形成了植物特有的光合作用系统。
植物叶绿体基因组:
定义：
叶绿体DNA（cp DNA）存在于叶绿体内的DNA。高等植物 叶绿体的DNA为双链共价闭合环状分子。
结构上叶绿体基因组DNA一般为双链环状分子，极少数为线状， CpDNA 基因数为120个左右。典型的叶绿体基因组结构包括四个部分, 两个IR区把 整个基因组分割为LSC区和SSC区。并不是所有的叶绿体都含有IR。 叶绿体基因组中含有大量的功能基因，可分成三类，即光合作用有关基 因，和基因表达本身有关的基因和其他生物合成有关的基因。
该图（A）为含有大麦HA位点（B）是其水稻共线区域，可以鲜明地看出他们 在这一基因区域的基因集结构差异。
THE END
请老师和同学们 批评指正！
物种演变的过程中曾经的多倍体区域其基因相似性和基因顺序的一致性会一定程度上得以保留因此能够通过这两个方面的信息来推测历史多倍体化事件图中的短线即代表相似性的片段若颜色相同的片段出现在三个不同的染色体对的区域则证明该物种的基因组曾经发生过三倍highqualitycarrotgenomeassemblyprovidesnewinsightscarotenoidaccumulationasteridgenomeevolution
植物抗逆性状鉴定及其功能基因挖掘
植物抗逆性状鉴定及其功能基因挖掘随着气候变化和环境污染的加剧，植物面临着越来越严峻的逆境环境。
为了更好地了解植物抗逆性状并挖掘功能基因，越来越多的研究者开始关注植物抗逆性状鉴定及其功能基因挖掘的研究。
植物抗逆性状是指植物在环境压力下的适应能力，包括耐旱、耐盐、耐寒、耐热等多种性状。
近年来，越来越多的研究表明植物抗逆性状与其生长发育、产量及品质等相关性状密不可分。
因此，开展植物抗逆性状鉴定研究对于提高农作物产量、改善环境污染等具有重要意义。
目前，植物抗逆性状鉴定的方法主要包括生理指标测定、形态指标测量、分子生物学方法等。
其中，生理指标测定主要是通过测量植株的生理参数，如相对水分含量、叶片水势、抗氧化酶活性、光合速率等进行的。
形态指标测量则是通过对植株的形态特征进行评估，如根长、根周径、根表面积等。
但是，以上两种方法有一个共同的缺点，即测定的参数数量有限，无法全面反映植物的抗逆性状。
因此，越来越多的研究者开始采用分子生物学方法进行植物的抗逆性状鉴定。
常用的分子生物学方法包括DNA芯片技术、转录组分析、蛋白质组分析等。
这些方法可以全面地揭示植物在环境压力下的生物学响应，并确定功能基因。
功能基因是指对植物抗逆性状具有重要作用的基因。
通过挖掘功能基因，可以加深对植物抗逆性状的认识，并为后续的植物遗传改良提供有力的理论基础。
目前，功能基因挖掘的方法主要包括转录组学、蛋白质组学、基因组学等。
其中，转录组学是近年来研究植物功能基因最常用的方法之一。
通过高通量测序技术，可以快速、全面地揭示植物对逆境条件的响应，并鉴定差异表达的基因。
一些差异表达基因被认为是与植物的抗逆性状密切相关的功能基因。
除了转录组学外，蛋白质组学也是重要的功能基因挖掘方法之一。
蛋白质是生物体中最重要的功能分子之一，是基因表达的最终产物。
因此，通过蛋白质组学的方法，可以直接鉴定与植物抗逆性状相关的蛋白质，并进一步挖掘其功能基因。
基因组学则是更加全面地研究功能基因的方法。
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用
浅析植物系统学中叶绿体基因组分析技术的应用植物系统学是研究植物分类和演化关系的学科，其研究内容涉及到植物的形态特征、生物地理学特征、分子特征等多个方面。
叶绿体基因组分析技术在植物系统学研究中起着重要的应用作用。
本文将从叶绿体基因组的特点、叶绿体基因组分析技术、以及其在植物系统学中的应用等方面进行浅析。
一、叶绿体基因组的特点叶绿体是植物细胞中的重要细胞器，不仅是光合作用的场所，还参与了许多其他生物化学反应。
叶绿体基因组是植物细胞中的一个独特的基因组，其特点主要包括以下几点：1. 小型化：相对于植物细胞核基因组而言，叶绿体基因组非常小，一般大小约为120-200 kb，而且呈环状结构。
2. 基因数目相对较少：叶绿体基因组中一般只包含有30-100个基因，但是这些基因对于叶绿体功能的维持非常重要。
3. 高度保守性：叶绿体基因组的序列在植物分类学研究中表现出较高的保守性，这使得叶绿体基因组成为了研究植物系统演化关系的理想材料。
4. 含有丰富的重复序列：叶绿体基因组中含有大量的重复序列结构，这些重复序列在不同植物物种中呈现出明显差异，为叶绿体的系统学研究提供了必要的变异性。
基于叶绿体基因组的这些特点，科学家们开发了一系列的叶绿体基因组分析技术，用以在植物系统学研究中进行叶绿体基因组的分析和应用。
1. 叶绿体基因组测序技术：随着高通量测序技术的不断发展，叶绿体基因组的测序成本大幅降低，测序速度大幅提高，已经成为了研究叶绿体基因组序列的主要技术手段。
通过叶绿体基因组测序技术，研究人员可以快速、准确地获得植物叶绿体基因组序列，为植物系统学研究提供了重要的数据支持。
2. 叶绿体基因组比对与序列比对技术：通过比对不同植物物种的叶绿体基因组序列，可以获得叶绿体基因组的进化信息，进而推断植物的系统演化关系。
叶绿体基因组的序列比对技术可以帮助研究人员发现不同植物间的差异基因，增加植物系统学研究的深度和广度。
3. 叶绿体基因组重组与变异分析技术：叶绿体基因组中含有大量的重复序列结构，这些重复序列的重组与变异是叶绿体基因组中产生差异的一个重要原因。
植物转基因技术的研究和应用
转基 因增 强 植 物 抗 逆 性 ： 植物 在 自然 界生 长 过 程 中易 受
植物转基 因方 法可分为生物 学、 学和物理学方法三大 外界环境 影响， 化 如旱涝、 盐碱、 强光、 寒冷 、 高温、 低温等作用于
会 表 类 。生物 学方 法有农杆 菌介导转化法 、 花粉管通道法 、 病毒 植 物 ， 引起 植 物 体 内发 生 一 系 列 的 生 理 代 谢 反应 ， 现 为 代 介 导 法 等 ： 理 学 方 法 包 括 基 因枪 法 、显 微 注射 法 和 电激 穿 谢和 生长 的可逆性抑制，严重 时甚至 引发不可逆伤害导致整 物
因。
量研究者的重视 。例如一种转基因玉米 ，可 以通过释放一种
另 外 ， 成 基 因转 化 还 需进 行 选 择 和 一 系列 的 鉴定 工 作 ， 吸 引 线 虫 的化 学信 号 从 而 抵 抗 破 坏 性 的 根虫 虫 害 ，因 为 线 虫 完
有时外源 转化基因和植物中同源 的内源基 因的表达均被抑制 是 甲虫幼虫的天敌 。 ｅ Ｔ ｒｎ ｓ 其同事把一种来 自牛至的 Ｔ ｄ ｕｌ ｇ 及 ｉ 即所谓的共抑制现象，有时外源基 因在受体原生质中的表达 （）３ Ｅ一． １石竹烯（Ｉ 一种能吸引线虫 的化学物质） Ｅ３ Ｃ， 合成基因插入 瞬时不稳定 ， 只有经过筛选和鉴定后， 能最终获得转化植物。 到 了玉 米 中 ， 玉 米 有 了 自我 保 护 能 力 。 才 使
益。随着 研究的深入， 转基 因植物 的应用被不断拓 宽， 在农业 的关 系 。
上取得 巨大经济效益的 同时 ， 其在医疗 、 资源 、 环境污染处理
等 方 面 的 研 究 也 吸 引 了越 来 越 多 的研 究者 。
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植物功能基因组的主要研究方法及其应用 摘要概述了植物基因功能的主要研究方法，并论述了主要技术如cdna微阵列与基因芯片技术、反向遗传学技术、表达序列标签(est)、蛋白质组学、生物信息学等及其应用。 关键词 植物功能基因组；方法；应用 中图分类号 q943 文献标识码 b 文章编号 1007-5739(2009)01-0277-02 基因组学(genomics)指对所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学[1，2]。许多生物全基因组的破译，使基因组学的研究有了一次质的突破：从结构基因组学开始过渡到功能基因组学。结构基因组学(structural genomics)是通过基因作图、核苷酸序列分析以确定基因组成、基因定位的一门科学。功能基因组学(functional genomics)代表基因组分析的新阶段，被称为后基因组学(post genomics)，旨在利用结构基因组学丰富的信息资源，应用高通量、大规模的实验分析方法，结合统计和计算机分析来研究基因的表达、调控与功能，基因间、基因与蛋白质、蛋白质与底物、蛋白质与蛋白质之间的相互作用以及生物的生长、发育等规律[3]。 传统的遗传学的方法已不能适应现在基因组学的发展，cdna微阵列(cdna micro-array)和基因芯片(gene chip)法、反向遗传学、表达序列标签(expressed sequence tag，est)、蛋白质组学、生物信息学等方法相继诞生，为基因组学的研究奠定了坚实的基础。 1cdna微阵列与基因芯片法 cdna微阵列和基因芯片都是基于reverse northern杂交以检测基因表达差异的技术。二者的基本原理是利用光导化学合成、照相平板印刷以及固相表面化学合成等技术，在固相支持物上固定成千上万个cdna、est或基因特异的寡核苷酸探针，并与放射性同位素或荧光标记的靶dna进行杂交，然后用相应的检测系统进行检测，根据杂交信号强弱及探针的位置和序列，即可确定靶dna的表达情况以及突变和多态性的存在。该技术优点在于可以同时对大量基因，甚至整个基因组基因的表达差异进行对比分析。 1.1基因表达水平的检测及表达图谱的构建 基因芯片技术可以清楚地直接快速定量检测出细胞内几个拷贝到几个数量级拷贝的转录产物，而且还可以检测出外界因素诱导下基因表达水平变化[4]。由于微阵列技术可以同时在同一水平下大规模地、定量地检测，因而可以检测出目的基因在不同器官中的表达差异，也能检测出同一器官在不同时期的表达差异，并在此基础上绘制相关的表达图谱，以找出基因型和表现型之间的关系，有助于全面了解基因的表达状况[5]。 1.2功能相关基因的检测及新基因的发现 通过对受检样品表达图谱的成对比较，可以建立性状与基因的可能联系，鉴别目标性状基因；也可识别特定生理或代谢途径中相互作用的相关基因群。构建cdna文库，对野生型和突变体的植株进行杂交筛选，发现其差异表达序列后，从文库中找出相应的克隆，以判断它是否是新的基因[6]。 1.3转基因的检测 采用基因芯片技术对转基因作物中常见的启动子、终止子和选择标记基因等多个外源基因进行检测，可以建立快速、准确的转基因作物筛选鉴定技术，可实现对dna的准确、快速、大信息量的检测。 2反向遗传学(reverse genetics) 传统的遗传学或称为正向遗传学(forward genetics)主要研究自发或诱变突变体中某一突变性状的遗传行为。而反向遗传学(reverse genetics)是相对正向遗传学而言的，是在基因功能序列已知的基础上分析研究基因功能，一般通过创造功能丧失突变体来研究突变所造成的表型效应，并推测在生物体内基因的作用。 2.1基因陷阱(gene trap) 基因陷阱是新近发展起来的一种反向遗传学方法，它主要依靠报道基因的随机插入来产生融合转录物或融合蛋白，通过检测报道基因而推知基因及其功能。目前已发展了3种不同的陷阱系统，即增强子陷阱、启动子陷阱和基因陷阱。它们之间最大的不同体现在报道基因重组体的组成和所插入基因组的位置上。基因陷阱的优势在于它只在表达水平上定位基因，细胞基因本身的转录和表达不受影响，所以可检测功能上多余的基因，也可检测在基因表达多个水平上都有作用的基因，或低水平表达的重要基因，而以前的功能基因组学的方法对这些基因都是无法确定的。 2.2tilling技术 tilling(targeting induced local lesions in genomes)即定向诱变基因组局部突变技术，其基本原理是：诱变实验对象并提取dna，把多个待测样品的dna混合在一起进行pcr，通过变性和复性过程得到异源双链。如果样品发生突变，那么形成的异源双链中必定含有错配碱基。利用特异性的内切核酸酶识别携带了错配碱基的异源双链，并在错配处切开双链，最后进行电泳检测试验结果。tilling作为一种全新的反向遗传学研究方法已经用于多种植物及作物中，如拟南芥、玉米、水稻等。以美国为首的北美实验室借助tilling技术，联合启动了拟南芥菜tilling项目，直接推动了拟南芥功能基因组学项目的建立。该项目在立项的第1年就为拟南芥研究者们提供了超过100个基因上的1 000多个突变位点。随着各种生物基因组计划的深入研究，相信tilling技术将会得到更加广泛的应用。 2.3rna干涉技术(rnai) rna干涉是指细胞内的rnai被内、外源双链rna(dsrna)激活，高度特异地抑制同源基因表达的现象，是真菌、动物、植物等大多数真核生物中普遍存在的一种防御反应。rnai已成功地应用于单个基因和基因家族中的多个成员的沉默，植物中运用转基因所形成的rnai可以遗传到下一代，产生基因表达效应较低的转基因植物，导致植物表现出相应的缺失表型。因此，rnai技术具有高度的序列专一性和有效的干扰活力，可以特异地使特定基因沉默，获得功能丧失或降低的突变体，已成为功能基因组学的一种强有力的研究工具。 3表达序列标签(est) 表达序列标签(est)是指从不同组织来源的cdna文库中随机挑取克隆，对其进行大规模测序所获得的部分cdna的5′或３′ 序列，一个est对应于某一种mrna的cdna克隆的一段序列，长度一般为300～500bp。近几年来，est已经成为分离与克隆新基因及基因功能研究的一个行之有效的手段。然而只有少数模式植物测定了基因组序列，在大基因组的植物无法进行全序列测定的情况下，est已经成为一种进行基因序列比较，发现和鉴定表达基因的最快的途径[7]。由于est代表着一段表达的基因序列，可与公共数据库中的基因进行“电子杂交”(electric hybridization)，进而可以从理论上推测其所代表的基因的功能，因此可部分替代基因组成为科学研究的资源或作为全基因组研究的补充[8，9]。功能基因在进化过程中具有保守性，根据序列同源性可由数据库中大量已知est的功能来推测未知est的功能。 4蛋白质组学(proteomics)
蛋白质组学表示基因组编码的蛋白质的全部集合。基因表达的产物是蛋白质，但基因和蛋白质之间也不是一一对应的关系，蛋白质翻译后还要经过修饰、加工、细胞定位或与其他蛋白质相互作用才具有生物功能，因而随着后基因组学时代的到来，对蛋白质功能的研究必将会从对特定蛋白质的研究上升到对生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式的研究，即蛋白质组学的研究。近几年来，蛋白质芯片技术(protein chip)的出现给蛋白质组学研究带来了新思路。这种技术在体外条件下进行操作，并直接检测目标蛋白质，不需要酵母作为中介，突破了酵母双杂交系统技术的局限性，因此必将成为全新的研究蛋白质相互作用的理想工具。 5展望 综上所述，植物功能基因组学已经取得了一定进展，上述研究方法也只是功能基因组学研究中的一部分，各种方法都各有侧重点也有各自的优缺点，可以相互辅助。基因组研究的深入和国际合作的加强，现有的研究手段将会不断完善和加强，也将会不断研发出新的研究技术，数据库系统也将会更趋丰富和共享度会更高，最终研究清楚植物基因组的结构及功能。目前利用功能基因组学的方法进行植物体发育过程中基因功能的研究，植物体内致病基因和程序性死亡有关基因的研究等还很少，这也为植物功能基因组的研究提供了更为广阔的应用空间。相信植物功能基因组研究方法的应用将会大大促进疾病治疗的研究，植物抗病毒研究的发展，也相信植物功能基因组研究方法在各研究领域的广泛应用将为其转化成生产力打下坚实的基础，为农业发展做出更大的贡献。 6参考文献 [1] 师科荣，王爱国.功能基因组学的研究方法][j].生物技术通讯，2002，13(4)：301-304. [2] 李伟，印莉萍.基因组学相关概念及其研究进展[j].生物学通报，2000，35(11)：1-3. [3] 庄金秋，贾杏林.功能基因组学研究进展[j].动物医学进展，2004，25(4)：32-36. [4] 于玲，王莱，牛吉山，等.植物功能基因组研究进展[j].西北师范大学学报(自然科学版)，2003(39)：104-116. [5] 樊金娟，赵开军，徐正进.cdna微阵列技术在植物功能基因组学研究中的应用[j].生物技术通报，2004(3)：26-29. [6] 张胜，冯志敏.基因芯片技术及其应用[j].河南科技，2005(5)：26-27. [7] 张勇.植物功能基因组学研究[j].河西学院学报，2005，21(2)：36-39. [8] 许占友，常汝镇，邱丽娟，等.大豆表达序列标记(est)研究进展[j].大豆科学，2000，19(2)：165-173. [9] 王泽亮，林善枝，张志毅，等.植物功能基因组学研究技术及其在林木中的应用[j].植物生理学通讯，2005，41(4):413-418.