1、ppt课件.11 1 基因组学概述基因组学概述2 2 基因组图谱的构建基因组图谱的构建3 3 基因组测序基因组测序4 4 基因定位方法基因定位方法5 5 功能基因组学功能基因组学ppt课件.2第一节第一节 基因组学基因组学(genomics)(genomics)概述概述v基因组（基因组（genomegenome）又称染色体组，又称染色体组，二倍体二倍体物种配子所含的染色体数目物种配子所含的染色体数目，物种全部遗，物种全部遗传信息的总和传信息的总和物种遗传信息的物种遗传信息的“总词典总词典”控制发育的控制发育的“总程序总程序”生物进化历史的生物进化历史的“总档案总档案”ppt课件.3v基因组学基
2、因组学19861986年提出年提出v基因组学强调的是基因组学强调的是以基因组为单位以基因组为单位，而不是，而不是以单个基因为单位作为研究对象以单个基因为单位作为研究对象基因组学的重要组成部分是基因组计划基因组学的重要组成部分是基因组计划，如如人类、水稻基因组计划人类、水稻基因组计划ppt课件.4人类基因组计划人类基因组计划19901990，美国国立卫生研究所和能源部投资，美国国立卫生研究所和能源部投资3030亿，启动了亿，启动了被誉为被誉为“人体阿波罗计划人体阿波罗计划”的的“人人类基因组计划类基因组计划”(”(human genome projecthuman genome project，
3、HGP)HGP)，预计预计1515年时间完成人类基因组全部序列的测定年时间完成人类基因组全部序列的测定在美国提出人类基因组计划后，英、法、日、在美国提出人类基因组计划后，英、法、日、前苏联、中等，也相继启动了类似的研究项目前苏联、中等，也相继启动了类似的研究项目20002000，完成草图，完成草图20022002，完成测序工作，完成测序工作ppt课件.5基因组计划大体可分为基因组计划大体可分为：v构建基因组的遗传图谱构建基因组的遗传图谱v构建基因组的物理图谱构建基因组的物理图谱v测定基因组测定基因组DNADNA的全部序列的全部序列v构建基因组的转录本图谱构建基因组的转录本图谱v分析基因组的功能
4、分析基因组的功能ppt课件.6基因组学的研究内容基因组学的研究内容q 结构基因组学结构基因组学（structural genomicsstructural genomics）基因定位、基因定位、 基因组作图、基因组作图、 测定核苷酸序列测定核苷酸序列q 功能基因组学功能基因组学（functional genomicsfunctional genomics），又称后基），又称后基因组学（因组学（postgenomics)postgenomics)基因的识别、鉴定、克隆基因的识别、鉴定、克隆基因结构、功能及其相互关系基因结构、功能及其相互关系基因表达调控的研究基因表达调控的研究q 蛋白质组学蛋白质
5、组学（proteomicsproteomics）鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式鉴定蛋白质的产生过程、结构、功能和相互作用方式ppt课件.7第二节第二节 基因组图谱的构建基因组图谱的构建基因组计划的主要任务是获得全基因组序列基因组计划的主要任务是获得全基因组序列但是，现在的测序方法每次只能测但是，现在的测序方法每次只能测8008001000bp1000bp大量的测序片段要拼接大量的测序片段要拼接要知道序列在染色体上的位置才能正确拼接要知道序列在染色体上的位置才能正确拼接基因组计划的第一个环节：基因组计划的第一个环节： 构建基因图谱构建基因图谱ppt课件.8基因组图谱基因组图谱基因
6、组图谱：描述基因位点在染色体的线性排列基因组图谱：描述基因位点在染色体的线性排列顺序及它们之间的相对距离顺序及它们之间的相对距离v遗传图谱（遗传图谱（genetic mapgenetic map）物理图谱（物理图谱（physical mapphysical map）ppt课件.9一、一、 遗传遗传图图谱谱遗传图谱遗传图谱（genetic mapgenetic map）：根据遗传性：根据遗传性状状（如已知基因位点、功能未知的（如已知基因位点、功能未知的DNADNA标记、标记、可鉴别的表型性状）可鉴别的表型性状）的分离比例的分离比例将其定位在将其定位在基因组中，构建相应的连锁图谱基因组中，构建相应
7、的连锁图谱。通常以交换。通常以交换过程中的分离频率厘摩过程中的分离频率厘摩（cMcM）来表示）来表示。cMcM值越值越大，两者之间距离越远大，两者之间距离越远ppt课件.10（一）（一）遗传标记遗传标记 图谱构建中需要可以鉴别的标记图谱构建中需要可以鉴别的标记(marker)(marker)q遗传标记（遗传标记（Genetic MarkersGenetic Markers）：是指能够用）：是指能够用以区别生物个体或群体及其特定基因型，并能以区别生物个体或群体及其特定基因型，并能稳定遗传的物质标志稳定遗传的物质标志基因标记：基因标记：用基因作为标记，分析各基因间用基因作为标记，分析各基因间的连锁
8、关系及遗传距离，绘制出连锁遗传图谱的连锁关系及遗传距离，绘制出连锁遗传图谱DNADNA标记：标记：RFLPRFLP、SSLPSSLP、SNPsSNPs等等包括形态标记、细胞学标记、生化标记、包括形态标记、细胞学标记、生化标记、DNADNA分子标记分子标记ppt课件.11形态标记形态标记形态性状：株高、颜色、白化症等形态性状：株高、颜色、白化症等又称表型标记又称表型标记数量少数量少很多突变是致死的很多突变是致死的受环境、生育期等因素的影响受环境、生育期等因素的影响ppt课件.12q最早建立的果蝇连锁图，最早建立的果蝇连锁图，就是利用控制果蝇眼睛就是利用控制果蝇眼睛的形状、颜色，躯体的的形状、颜色
9、，躯体的颜色、翅膀的形状等形颜色、翅膀的形状等形态性状作为标记，分析态性状作为标记，分析它们连锁关系及遗传距它们连锁关系及遗传距离，绘制而成的离，绘制而成的q控制性状的其实是基因，控制性状的其实是基因，所以形态标记实质上就所以形态标记实质上就是基因标记是基因标记果蝇连锁图果蝇连锁图ppt课件.13细胞学标记细胞学标记v明确显示遗传多态性的明确显示遗传多态性的染色体结构特征染色体结构特征和数量特征和数量特征 染色体的核型染色体的核型 染色体的带型染色体的带型 染色体的结构变异染色体的结构变异 染色体的数目变异染色体的数目变异v优点：不受环境影响优点：不受环境影响v缺点：数量少、费力、费时、对生物
10、体缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生长发育不利的生长发育不利ppt课件.14生化标记生化标记v又称蛋白质标记又称蛋白质标记，就是利用蛋白质的，就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记多态性作为遗传标记 如：同工酶、等位酶如：同工酶、等位酶v优点：数量较多，受环境影响小优点：数量较多，受环境影响小v缺点：受发育时间的影响、有组织特缺点：受发育时间的影响、有组织特异性、只反映基因编码区的信息异性、只反映基因编码区的信息ppt课件.15DNADNA分子标记分子标记简称分子标记，以简称分子标记，以DNADNA序列的多态性作为遗序列的多态性作为遗传标记传标记优点：优点：v 不受时间和环境的限制不受时间和环
11、境的限制v 遍布整个基因组，数量无限遍布整个基因组，数量无限v 不影响性状表达不影响性状表达v 自然存在的变异丰富，多态性好自然存在的变异丰富，多态性好v 共显性，能鉴别纯合体和杂合体共显性，能鉴别纯合体和杂合体ppt课件.16ppt课件.171.1.限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性-第一代第一代DNADNA遗传标记遗传标记（restriction fragment length polymorphismrestriction fragment length polymorphism，RFLPRFLP）vDNADNA序列能或不能被某一酶酶切，相当于一对等序列能或不能被某一酶酶切，相当于
12、一对等位基因的差异位基因的差异v可将可将RFLPRFLP作为标记，定位在基因组中某一位置上作为标记，定位在基因组中某一位置上v人类基因组中有人类基因组中有10105 5个个RFLPRFLP位点，每一位点只有位点，每一位点只有两个等位基因两个等位基因ppt课件.18ppt课件.19ppt课件.20ppt课件.21PCR-RFLPPCR-RFLP PCR PCR电电 泳泳 酶酶 切切基因型基因型ppt课件.222.VNTR2.VNTR v基因组中存在大量重复序列基因组中存在大量重复序列重复单位长度在重复单位长度在15-6515-65个核苷酸左右的小卫星个核苷酸左右的小卫星DNADNAVNTR VN
13、TR 分析过程分析过程VNTR VNTR 检测结果检测结果 ppt课件.23ppt课件.24v计算遗传距离计算遗传距离v杂种优势预测杂种优势预测v亲子鉴定亲子鉴定 - 1/10000 (99.99% likely)- 1/10000 (99.99% likely)v法医鉴定法医鉴定 - 1/10,000,000- 1/10,000,000ppt课件.253.3.微卫星微卫星-第二代第二代DNADNA遗传标记遗传标记 （short tandem repeatshort tandem repeat , ,STRSTR）重复单位长度在重复单位长度在2-62-6个核苷酸之间的微卫星个核苷酸之间的微卫星
14、DNADNA（microsatellite DNAmicrosatellite DNA），又称为简短串联重），又称为简短串联重复（复（SSRSSR、STRPSTRP或或SSLPSSLP，short sequence short sequence repeat polymorphismrepeat polymorphism或者或者simple sequence simple sequence length polymorphismlength polymorphism）vSTRSTR有两个最突出的优点，即作为遗传标记的有两个最突出的优点，即作为遗传标记的“多态性多态性”与与“高频率高频率”v如一
15、条染色体如一条染色体TCTTCTGAGAGAGAGAGAGAGACGCCGC 另一染色体另一染色体TCTTCTGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGACGCCGC，就构成了多态性，就构成了多态性ppt课件.26ppt课件.27 ppt课件.28 ppt课件.29ppt课件.305.AFLP5.AFLPppt课件.31 是指染色体上的某个位点存在单个碱基的变化是指染色体上的某个位点存在单个碱基的变化SNPSNP不再以不再以DNADNA片段的长度变化作为检测手段，直接片段的长度变化作为检测手段，直接以序列变异作为标记以序列变异作为标记。SNPSNP遗传标记分析完全屏弃了经典
16、的凝胶电泳，代遗传标记分析完全屏弃了经典的凝胶电泳，代以最新的以最新的DNADNA芯片技术，是人类基因组芯片技术，是人类基因组“遗传图遗传图”发发展方向展方向6.6.单核苷酸的多态性单核苷酸的多态性-第三代第三代DNADNA遗传标记遗传标记 （single nucleotide polymorphismsingle nucleotide polymorphism，SNPSNP）ppt课件.32 ppt课件.33（二）遗传图谱的构建（二）遗传图谱的构建v 理论基础理论基础: 连锁与交换连锁与交换v 基本方法基本方法: 两点测验法和三点测验法两点测验法和三点测验法ppt课件.34连锁分析连锁分析v
17、 进行连锁分析的三个要件进行连锁分析的三个要件 用于基因定位的用于基因定位的作图群体作图群体 广泛分布的广泛分布的多态性遗传标记多态性遗传标记 适宜的定位分析方法和软件适宜的定位分析方法和软件ppt课件.351.1.参考家系参考家系v用于连锁分析的动物群体，也称为作图群体用于连锁分析的动物群体，也称为作图群体v可以是：回交群体、可以是：回交群体、F2F2群体、半同胞家系群体、半同胞家系 line1 line2 M Q m q M Q m q M Q M Q m q M Q m q m q BC1 BC2 line1 line2 M Q m q M Q m q M Q M Q m q m q F
18、2 ppt课件.36标记间的连锁分析标记间的连锁分析v利用在两个亲本间有多态性的标记分析利用在两个亲本间有多态性的标记分析分离群体中所有个体的基因型分离群体中所有个体的基因型v根据连锁交换的情况，确定标记之间的根据连锁交换的情况，确定标记之间的连锁关系和遗传距离连锁关系和遗传距离v有计算机软件可以应用有计算机软件可以应用ppt课件.37人类遗传图谱的构建人类遗传图谱的构建v 不可能根据需要选择亲本，设计杂交组合，不可能根据需要选择亲本，设计杂交组合，构建分离群体构建分离群体v 只能检测现存家庭连续几代成员的基因型只能检测现存家庭连续几代成员的基因型v 家系分析法家系分析法v 资料有限、必须借助
19、于统计学方法资料有限、必须借助于统计学方法ppt课件.38现有的人类遗传图谱现有的人类遗传图谱v 1 12222号染色体号染色体v 8 8个家系个家系134134个成员个成员v X X染色体，染色体，1212个家系个家系170170个成员个成员v 53645364个个SSRSSR标记标记v 23352335个位点个位点v 标记间的平均距离标记间的平均距离599kb599kbppt课件.39二、物理图谱二、物理图谱（physical mapphysical map）v用分子生物学方法用分子生物学方法直接检测直接检测DNADNA标记在染色标记在染色体上的实际位置绘制成的图谱称为物理图谱体上的实际位
20、置绘制成的图谱称为物理图谱v以碱基对以碱基对（bpbp，kbkb，MbMb）作为基本测量单位作为基本测量单位（图距）的基因组图（图距）的基因组图v 有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？有遗传图谱为什么还要构建物理图谱？ ppt课件.40遗传图谱的缺陷遗传图谱的缺陷v分辨率有限分辨率有限人类只能研究少数减数分裂事件，不能获得大量子人类只能研究少数减数分裂事件，不能获得大量子代个体代个体测序要求每个标记的间隔小于测序要求每个标记的间隔小于100kb100kb，实际是，实际是599kb599kbv精确性不够精确性不够经典遗传学认为，交换是随机发生的经典遗传学认为，交换是随机发生的基因组中有些区域是重组
21、热点基因组中有些区域是重组热点倒位、重复等染色体结构变异会限制交换重组倒位、重复等染色体结构变异会限制交换重组ppt课件.41物理作图的方法物理作图的方法v基因组物理图谱的构建主要有三种途径：基因组物理图谱的构建主要有三种途径：限制性酶图谱限制性酶图谱荧光原位杂交技术荧光原位杂交技术(FISH) (FISH) 序列标签位点序列标签位点(STS)(STS) 如表达的序列标签如表达的序列标签(EST)(EST)，来自，来自cDNAcDNAppt课件.42限制酶作图限制酶作图（restriction mapping）p描述染色体上限制性内切酶切割描述染色体上限制性内切酶切割位点之间距离和顺序的图谱位
22、点之间距离和顺序的图谱p识别位点较多的内切酶：如识别位点较多的内切酶：如NotNot，其其8 8个核苷酸出现的频率为个核苷酸出现的频率为1/41/48 8=1/65536bp=1/65536bp，而识别位点为，而识别位点为6 6个个核苷酸的出现频率为核苷酸的出现频率为1/41/46 6=1/4094bp=1/4094bpppt课件.432 2）荧光原位杂交）荧光原位杂交（Fluorescent in situ hybridization,Fluorescent in situ hybridization,FISHFISH) )v通过荧光标记的探针与通过荧光标记的探针与DNADNA分子杂交，杂交
23、信号即分子杂交，杂交信号即探针探针DNADNA在染色体上的图谱位点在染色体上的图谱位点v步骤：取处于有丝分裂中期的细胞制片，将染色体步骤：取处于有丝分裂中期的细胞制片，将染色体变性成单链，再将标记的变性成单链，再将标记的DNADNA探针变性后杂交到染探针变性后杂交到染色体上，保温处理后，显微镜下直接观察色体上，保温处理后，显微镜下直接观察ppt课件.443 3）序列标签位点序列标签位点(sequenc-tagged site(sequenc-tagged site，STSSTS) )vSTSSTS是一段短的是一段短的DNADNA序列（序列（100500100500）bpbpv每个基因组只有一个
24、拷贝每个基因组只有一个拷贝v通过通过PCRPCR或分子杂交将小段或分子杂交将小段DNADNA定位在基因组定位在基因组的的DNADNA区段中区段中ppt课件.45STSSTS作图原理：作图原理：v当两个片段含有同一当两个片段含有同一STSSTS时，可确认这两个时，可确认这两个片段重叠片段重叠v两个不同的两个不同的STSSTS出现在出现在同一片段的机会取决于同一片段的机会取决于它们在基因组中的位置，它们在基因组中的位置，彼此接近，同时出现在彼此接近，同时出现在同一片段的机会就大，同一片段的机会就大，反之则小反之则小v两个标记间的图距根据两个标记间的图距根据分离频率来计算分离频率来计算图图 用用ST
25、S标签技术制作基因组的物理图标签技术制作基因组的物理图ppt课件.46常用的两大类型：常用的两大类型：v表达的序列标签（表达的序列标签（expressed sequence expressed sequence tag,EST),tag,EST),该序列来自该序列来自cDNA.DNAcDNA.DNA随机片段测随机片段测序后经比较分析，其非重复序列可作为序后经比较分析，其非重复序列可作为STS STS DNADNA片段片段v辐射杂交系：啮齿类动物细胞中含有另一个辐射杂交系：啮齿类动物细胞中含有另一个生物染色体片段的细胞株生物染色体片段的细胞株ppt课件.47人类基因组物理图人类基因组物理图v 1
26、987 1987年，年，RFLPRFLP图谱，图谱，403403个标记，个标记，10Mb10Mbv 1994 1994年，年，58005800个标记，个标记，0.7Mb0.7Mbv 1996 1996年，年，1700017000多个标记，多个标记，100kb100kbv 完全适应全基因组测序的要求完全适应全基因组测序的要求ppt课件.48遗传图与物理图的整合遗传图与物理图的整合v有些标记既是遗传标有些标记既是遗传标记，又是物理标记记，又是物理标记 RFLPRFLP标记标记 SSRSSR标记标记 某些基因序列某些基因序列v借助这些标记可以将借助这些标记可以将遗传图和物理图整合遗传图和物理图整合起
27、来起来酵酵母母遗遗传传图图与与物物理理图图比比较较A A 遗传图遗传图B B 物理图物理图ppt课件.49三、转录图三、转录图v人类的基因转录图（人类的基因转录图（expression profilingexpression profiling）（cDNAcDNA图），或者基因的图），或者基因的cDNAcDNA片段图，即表片段图，即表达序列标签图（达序列标签图（ESTEST，expressed sequence expressed sequence tagtag）是人类基因组图的雏形）是人类基因组图的雏形v分离纯化分离纯化mRNAmRNA（或（或cDNAcDNA），就是抓住了基因），就是抓住了
28、基因组的主要成分（可转录部分）组的主要成分（可转录部分）v人类基因组中，只有人类基因组中，只有1%-5%1%-5%的序列编码了蛋白的序列编码了蛋白质，最多可能有质，最多可能有5-75-7万个蛋白质编码基因万个蛋白质编码基因ppt课件.50四、人类基因组的序列图四、人类基因组的序列图v人类基因组的核苷酸序列图（人类基因组的核苷酸序列图（human genome human genome sequencesequence）是分子水平上最高层次的、最详）是分子水平上最高层次的、最详尽的物理图。由尽的物理图。由3030亿个核苷酸组成的全序列亿个核苷酸组成的全序列是人类基因组计划中最明确、最艰巨的任务是
29、人类基因组计划中最明确、最艰巨的任务ppt课件.51五、基因组图谱的应用五、基因组图谱的应用v基因组序列测定基因组序列测定v基因定位基因定位 v基因组比较分析基因组比较分析v基因的克隆与分离基因的克隆与分离v分子标记辅助选择分子标记辅助选择ppt课件.52标记辅助选择标记辅助选择（Marker-assisted Selection, Marker-assisted Selection, MASMAS）v对特定的主效基因对特定的主效基因（major genemajor gene）或者数量或者数量性状位点性状位点（Quantitative Trait Loci, Quantitative Trai
30、t Loci, QTLQTL）在遗传标记的辅助下区分其基因型，并在此在遗传标记的辅助下区分其基因型，并在此基础上应用于家畜的育种实践基础上应用于家畜的育种实践ppt课件.53第三节第三节 基因组测序基因组测序v有了高密度的基因组图谱，就可以开始全有了高密度的基因组图谱，就可以开始全基因组测序了基因组测序了v测序的技术飞速发展，现在可以全自动化测序的技术飞速发展，现在可以全自动化v测序的策略有两个：测序的策略有两个： 鸟枪法鸟枪法 克隆重叠群法克隆重叠群法ppt课件.54鸟枪法（鸟枪法（shotgun sequencing）ppt课件.55鸟枪法的优缺点鸟枪法的优缺点v优点：优点： 不需要高密度
31、的图谱不需要高密度的图谱 速度快、简单、成本低速度快、简单、成本低v缺点：缺点： 拼接组装困难，各个片段重叠成一个连拼接组装困难，各个片段重叠成一个连续体的概率是续体的概率是2n2n2 2-2n -2n ，尤其在重复序列多的，尤其在重复序列多的区域，导致判断失误区域，导致判断失误v主要用于重复序列少、相对简单的原核生物基主要用于重复序列少、相对简单的原核生物基因组因组ppt课件.56克隆重叠群法（克隆重叠群法（clone contigclone contig）v 将基因组将基因组DNADNA切割长度为切割长度为0.1Mb0.1Mb1Mb1Mb的的大片段，克隆到大片段，克隆到YACYAC或或BA
32、CBAC载体上载体上v 然后再进行亚克隆，分别测定单个亚克然后再进行亚克隆，分别测定单个亚克隆的序列隆的序列v 再装配、连接成连续的再装配、连接成连续的DNADNA分子分子v 这是一种自上而下（这是一种自上而下（up to downup to down）的测）的测序策略序策略 v clone-by-clone methodclone-by-clone methodppt课件.57ppt课件.58ppt课件.59ppt课件.60QTL定位的概念定位的概念确定一个数量性状受到多少个确定一个数量性状受到多少个QTL作用的控制，作用的控制，确定它们在染色体上的位置，并估计出它们对数确定它们在染色体上的
33、位置，并估计出它们对数量性状的效应大小及其互作效应，该过程称为量性状的效应大小及其互作效应，该过程称为 QTL定位定位(QTL mapping)。ppt课件.61QTLQTL作图原理作图原理 v利用特定遗传分离群体中的遗传标记及相应利用特定遗传分离群体中的遗传标记及相应的数量性状观察值，分析遗传标记与性状之的数量性状观察值，分析遗传标记与性状之间的连锁关系。如果证明遗传标记与性状连间的连锁关系。如果证明遗传标记与性状连锁，则可认定标记附近存在一个或几个锁，则可认定标记附近存在一个或几个QTLQTL ppt课件.62 利用利用QTL与遗传标记之间的连锁关系，在一个大与遗传标记之间的连锁关系，在一
34、个大群体中进行标记基因型和被测数量性状表型值记录，群体中进行标记基因型和被测数量性状表型值记录，通过统计方法进行连锁分析，确定连锁关系。通过统计方法进行连锁分析，确定连锁关系。 用于用于QTL定位的定位的遗传标记遗传标记是是DNA分子标记，目前分子标记，目前常用的有：常用的有：RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SSCP以及以及DSCP等。等。ppt课件.63（1）选择适宜的遗传标记；）选择适宜的遗传标记；（2）选择在所研究数量性状上处于分离状态的纯系）选择在所研究数量性状上处于分离状态的纯系或高度近交系；或高度近交系；（3）进行系间杂交获得分离世代的）进行系间杂交获得分离世代的F2个体或者
35、进行个体或者进行回交获得回交获得BC个体；个体；（4）检测各世代群个体的标记基因型并记录其数量）检测各世代群个体的标记基因型并记录其数量性状表型值；性状表型值；（5）分析标记基因型与数量性状表型值之间是否存）分析标记基因型与数量性状表型值之间是否存在连锁关系，确定在连锁关系，确定QTL连锁群，估计连锁群，估计QTL效应。效应。ppt课件.64定位定位QTLQTL主要主要有两种有两种方法方法v基因组扫描基因组扫描利用遗传上差异较大的品种利用遗传上差异较大的品种进行杂交，跟踪性状和染色体上的标记在多进行杂交，跟踪性状和染色体上的标记在多世代家系中的分离情况世代家系中的分离情况v候选基因法候选基因法
36、不需特定品种的杂交，只要不需特定品种的杂交，只要发现一个候选基因位点上存在多态性，便可发现一个候选基因位点上存在多态性，便可直接在商业品系中研究该多态性与目标性状直接在商业品系中研究该多态性与目标性状之间的相关性之间的相关性ppt课件.65ppt课件.66ppt课件.67geneppt课件.68ppt课件.69ppt课件.70 可以利用分子遗传标记对数量性状基因型进行标记可以利用分子遗传标记对数量性状基因型进行标记辅助选择（辅助选择（MAS）来提高家畜育种的效率，特别是对）来提高家畜育种的效率，特别是对低遗传力性状和限性性状而言；低遗传力性状和限性性状而言； 将转基因技术用于数量性状的遗传操作
37、；将转基因技术用于数量性状的遗传操作； 能够鉴别由多因素引起的遗传疾病，为基因治疗和能够鉴别由多因素引起的遗传疾病，为基因治疗和改进预防措施提供依据；改进预防措施提供依据； 对这些对这些QTL基因的数目和特性有所了解后，可以使基因的数目和特性有所了解后，可以使数量遗传学理论建立在更加完善的基础上，对家畜育数量遗传学理论建立在更加完善的基础上，对家畜育种实践的指导更为科学合理。种实践的指导更为科学合理。ppt课件.71第五节第五节 功能基因组学功能基因组学v功能基因组学功能基因组学又称后基因组学又称后基因组学(post-genomics)(post-genomics)，是在完成基因组图谱构建以及
38、全部序列测定的基是在完成基因组图谱构建以及全部序列测定的基础上，进一步研究础上，进一步研究全基因组的基因功能、基因之全基因组的基因功能、基因之间的相互关系和调控机制为主要内容的学科间的相互关系和调控机制为主要内容的学科v完成基因组测序后，更重要的工作在于弄清楚：完成基因组测序后，更重要的工作在于弄清楚： 基因组序列中所包含的全部遗传信息是什么；基因组序列中所包含的全部遗传信息是什么； 基因组作为一个整体如何行使功能。基因组作为一个整体如何行使功能。v即对基因组序列进行诠释即对基因组序列进行诠释ppt课件.72（一）鉴定（一）鉴定DNADNA序列中的基因序列中的基因（二）同源搜索设计基因功能（二
39、）同源搜索设计基因功能 （三）实验性设计基因功能（三）实验性设计基因功能 （四）描述基因表达模式（四）描述基因表达模式 主要具体内容包括以下方面主要具体内容包括以下方面 ppt课件.73（一）鉴定（一）鉴定DNADNA序列中的基因序列中的基因 对基因组序列进行注释，包括鉴定和对基因组序列进行注释，包括鉴定和描述推测的基因、非基因序列及其功能描述推测的基因、非基因序列及其功能ppt课件.74根据序列分析搜寻基因根据序列分析搜寻基因 v查找开放阅读框查找开放阅读框（open reading frame, open reading frame, ORFORF）开放阅读框都有一个起始密码子，终止密码子
40、开放阅读框都有一个起始密码子，终止密码子从从ATGATG开始，然后向下游寻找终止密码子开始，然后向下游寻找终止密码子起始密码子和终止密码子之间的碱基数目要能够被起始密码子和终止密码子之间的碱基数目要能够被3 3整除整除每一条链都有每一条链都有3 3种可能的阅读框，种可能的阅读框，2 2条连共计有条连共计有6 6种可能的种可能的阅读框阅读框v计算机可以很快给出结果计算机可以很快给出结果ppt课件.75同源基因在进化中来自共同的祖先，通同源基因在进化中来自共同的祖先，通过核苷酸序列或氨基酸序列的同源性比过核苷酸序列或氨基酸序列的同源性比较推测基因组内相似功能的基因较推测基因组内相似功能的基因（二）
41、同源搜索设计基因功能（二）同源搜索设计基因功能ppt课件.76同源查询同源查询v利用已经存入数据库的基因序列与待利用已经存入数据库的基因序列与待查的基因组序列比对，从中查的基因组序列比对，从中查找可以查找可以与之匹配的碱基序列及其比例与之匹配的碱基序列及其比例，用于，用于界定基因界定基因v同源查询可以部分弥补同源查询可以部分弥补ORFORF扫描的不足扫描的不足ppt课件.77同源查询的依据同源查询的依据v有亲缘关系的物种，基因组可能存有亲缘关系的物种，基因组可能存在某种程度的相似性在某种程度的相似性存在某些完全相同的序列存在某些完全相同的序列ORFORF的排列相似，如等长的外显子的排列相似，如
42、等长的外显子ORFORF指令的氨基酸序列相似指令的氨基酸序列相似模拟的多肽链的高级结构相似，等模拟的多肽链的高级结构相似，等ppt课件.78（三）实验性设计基因功能（三）实验性设计基因功能p对基因进行缺失或剔除，观察表型对基因进行缺失或剔除，观察表型变化推测基因功能变化推测基因功能基因克隆基因克隆基因敲除（基因敲除（knock-outknock-out）基因的超表达基因的超表达ppt课件.79（四）描述基因表达模式（四）描述基因表达模式转录组转录组(transcriptome):(transcriptome): 一个细胞内的一套一个细胞内的一套mRNAmRNA转录物，包含了某转录物，包含了某一
43、环境条件、某一生命阶段、某一生理或病理一环境条件、某一生命阶段、某一生理或病理( (功能功能) )状态下，生命体的细胞或组织所表达的状态下，生命体的细胞或组织所表达的基因种类和水平。基因种类和水平。 这一研究领域叫转录组学这一研究领域叫转录组学(transcriptomics)(transcriptomics)ppt课件.80转录组学的研究方法转录组学的研究方法DNADNA芯片技术芯片技术v同时进行大量分子杂交，以分析比较不同组织同时进行大量分子杂交，以分析比较不同组织或器官的基因表达水平，筛选突变基因，从核或器官的基因表达水平，筛选突变基因，从核酸水平分析基因表达模式酸水平分析基因表达模式v
44、面积不大的基片表面分成不同小格面积不大的基片表面分成不同小格有序有序的点阵排列核苷酸分子的点阵排列核苷酸分子将待分析的核苷将待分析的核苷酸分子标记变性成单链，与芯片上的核苷酸分子标记变性成单链，与芯片上的核苷酸分子杂交酸分子杂交洗掉芯片上序列不同的核苷洗掉芯片上序列不同的核苷酸分子酸分子利用高精度的激光扫描仪记录已利用高精度的激光扫描仪记录已杂交分子的荧光信号杂交分子的荧光信号计算机分析计算机分析ppt课件.81ppt课件.82蛋白质组学蛋白质组学(proteomics)(proteomics)v蛋白质组蛋白质组(proteom)(proteom)：一个细胞内的全套蛋白：一个细胞内的全套蛋白质
45、。反映了特殊阶段、环境、状态下细胞或质。反映了特殊阶段、环境、状态下细胞或组织在翻译水平的蛋白质的表达谱组织在翻译水平的蛋白质的表达谱v这一研究领域叫蛋白质组学这一研究领域叫蛋白质组学(proteomics)(proteomics)ppt课件.83 蛋白质具有等电点和蛋白质具有等电点和分子量的特异性，将蛋白分子量的特异性，将蛋白质混合物在电荷（等电聚质混合物在电荷（等电聚焦，焦，IEF）和分子量（变性）和分子量（变性聚丙 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 ，聚丙 烯 酰 胺 凝 胶 电 泳 ，SDS-PAGE）两个水平上）两个水平上进行分离进行分离蛋白质组学的研究方法蛋白质组学的研究方法双向电泳（双
46、向电泳（two dimension electrophoresis,2-DEtwo dimension electrophoresis,2-DE）：）：ppt课件.84酵母菌双杂交系统酵母菌双杂交系统(two hybrid-systems)(two hybrid-systems) 利用在酵母菌利用在酵母菌的同一个细胞的同一个细胞中共同表达不中共同表达不同蛋白质，以同蛋白质，以鉴定蛋白质之鉴定蛋白质之间互作的一种间互作的一种分析方法分析方法图图 酵母菌双杂交系统酵母菌双杂交系统A A、双杂交系统组成、双杂交系统组成 B B、将、将A A中的构建体混合，转化酵母菌中的构建体混合，转化酵母菌ppt课
47、件.85生物信息学生物信息学(bioinformatics)(bioinformatics)v生物信息学是利用计算机贮存原始资料，生物信息学是利用计算机贮存原始资料，分析生物信息，将分析生物信息，将DNADNA芯片以及蛋白质双向芯片以及蛋白质双向电泳结果转变成为可读的遗传学信息的学电泳结果转变成为可读的遗传学信息的学科。生物信息学是将现代生物技术与计算科。生物信息学是将现代生物技术与计算机科学结合，收集、加工和处理生物资料机科学结合，收集、加工和处理生物资料ppt课件.86比较基因组学比较基因组学(comparative genomics)(comparative genomics)v比较基因组学涉及比较不同物种的整个基因组，比较基因组学涉及比较不同物种的整个基因组，以便深入理解每个基因组的功能和进化关系以便深入理解每个基因组的功能和进化关系v不仅可以揭示生命的起源、进化等重大生物学问不仅可以揭示生命的起源、进化等重大生物学问题，还具有潜在的实用价值题，还具有潜在的实用价值v如通过细菌和人类的基因组比较研究，有可能筛如通过细菌和人类的基因组比较研究，有可能筛选出只在细菌中存在的基因，成为新的抗菌素的药靶选出只在细菌中存在的基因，成为新的抗菌素的药靶 此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
