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结构基因组学和生物信息学1

第一章 植物核基因组的物理结构&李凤霞译，刘贯山校1

一、经典细胞遗传学1

二、分离基因组DNA的物理方法3

三、采用变性复性动力学分析DNA分子4

四、基于克隆和杂交的方法分析植物DNA的物理结构6

五、基因组的物理作图9

六、染色质的结构11

七、染色质的异质性与动力学13

第二章 植物核基因组的测序&太帅帅译，时焦校17

一、引言17

二、真核细胞核基因组的测序策略17

三、拟南芥基因组24

四、水稻基因组27

五、玉米基因组31

六、蒺藜苜蓿基因组32

七、百脉根基因组33

八、白杨基因组34

九、番茄基因组34

十、葡萄基因组34

十一、小麦基因组35

十二、其他正在测序的植物基因组36

十三、共线性36

十四、生物学及其技术的未来发展方向37

第三章 生物信息学导论&王元英译，孙玉合校41

第四章 生物学数据库&孙玉合译，侯婉莹校43

一、数据库的类型43

二、生物学的主要公共数据库45

三、专题数据库48

四、单一生物体或分类群的数据库49

五、一些植物的专业数据库50

六、生物学数据库的未来50

七、专业词汇51

第五章 基因预测&刘贯山译，孙玉合校55

一、从头计算的DNA序列模拟和预测55

二、外在方法61

三、基因预测的成功率与目前的局限性62

第六章 基于基因组序列的蛋白质功能分析&刘贯山，陈德鑫译，时焦校69

一、蛋白质“功能”概念的准确性70

二、序列内在信息的分析方法71

三、同源性搜索方法74

四、基因临近序列的分析方法79

五、注释过程中常见错误的来源81

六、结论83

第七章 大规模蛋白质序列比对&戴培刚译，刘贯山校87

一、蛋白质或核酸88

二、序列比对88

三、相似性标准90

四、蛋白质全序列比对及其算法93

五、集群构建94

六、共线性搜寻96

七、结论96

功能基因组学——从序列到功能99

第八章 植物转基因&时焦译，徐宜民校99

一、引言99

二、外源基因在植物细胞中表达的检测100

三、转基因的主要技术103

四、DNA在受体植物基因组中的整合106

五、转基因——科学研究的手段107

六、转基因——植物育种的工具108

七、结论与展望110

第九章 突变体库——高通量的拟南芥反向遗传学系统&刘贯山译，时焦校117

一、插入突变118

二、T-DNA120

三、转座子122

四、基因诱捕和激活诱变124

五、插入群体在反向遗传学中的应用126

六、PCR筛选127

七、插入的计算机搜索128

第十章 植物DNA微阵列&王卫锋译，刘贯山校135

一、引言135

二、DNA阵列流程137

三、微阵列实验设计142

四、植物DNA微阵列实验147

五、DNA微阵列的局限性及发展方向150

六、结论151

第十一章 独立成分分析测定基因表达的统计设计与分析&王绍美，许立峰译，时焦校158

一、数据分析158

二、实验设计175

三、微阵列分析177

四、软件和数据178

第十二章 蛋白质组学&迟立鹏译，刘艳华校182

一、蛋白质组学的工具182

二、蛋白质组学在植物中的应用185

三、新的方法学和技术学手段192

四、结论193

五、附录——质谱技术在蛋白质鉴定中的应用194

六、补充内容202

第十三章 植物细胞基因表达跟踪——显微及生物成像技术&龚达平译，王凤龙校206

一、引言206

二、显微镜206

三、显微镜配件214

四、成像的光探测215

五、图像后处理220

六、荧光染料和探针的优化222

七、光在生物成像中的应用225

八、结论与展望226

第十四章 植物细胞基因表达跟踪——功能基因组学的新探针&王元英译，杨爱国校232

一、引言232

二、细胞和组织中基因表达及其产物的检测232

三、基因和蛋白的报告子——荧光蛋白240

第十五章 代谢组学&罗成刚，胡海洲译，刘艳华校262

一、引言262

二、术语263

三、分析技术264

四、代谢组学面临的挑战和困难267

五、统计和生物信息学工具268

六、功能基因组学的重要工具272

七、对代谢的认识273

八、实体生物等效性的唯一决定性证据275

九、总结和展望276

第十六章 质子核磁共振代谢指纹与代谢谱分析&杨爱国译，刘艳华校282

一、核磁共振波谱技术282

二、样品制备283

三、质子核磁共振代谢指纹分析284

四、质子核磁共振定量代谢谱分析286

第十七章 代谢通量的定性和定量分析方法&贾兴华译，冯全福校291

一、数据分析291

二、终产物积累净通量与单向通量291

三、同位素标记292

四、原理297

五、优点、局限性及应用299

六、通过13C同位素异构体分析所获得的信息300

七、自旋标记301

八、结论306

第十八章 代谢网络结构——对最简单代谢网络的认识&刘艳华译，徐秀红校310

一、引言310

二、代谢网络310

三、代谢网络的数学表示——化学计量学矩阵313

四、初级通量模式318

五、代谢网络在初级模式分析中的应用318

六、初级通量模式分析存在的问题319

七、结论320

基因组学模式植物322

第十九章 模式植物——拟南芥&王树声译，时焦校322

一、引言322

二、植物学和生物学性状322

第二十章 谷类植物基因组学的模式植物——水稻&时焦译，徐宜民校333

一、水稻基因组的一般特性333

二、水稻基因组测序336

三、水稻基因组的特殊特性337

四、水稻基因组与其他谷类植物基因组的比较338

五、水稻功能基因组学339

六、结语342

第二十一章 豆科模式植物——蒺藜苜蓿&梁晓芳译，王凤龙校345

一、豆科作物的重要性和特性345

二、模式植物研究对豆科植物生物学研究和育种的必要性346

三、蒺藜苜蓿作为豆科模式植物的主要特性349

四、国际基因组计划对豆科植物基因组学研究的促进349

五、蒺藜苜蓿功能基因组学350

六、蒺藜苜蓿的结构基因组学和基因组测序356

七、蒺藜苜蓿生物信息学和网络资源359

八、展望361

第二十二章 茄科植物基因组学的模式植物——番茄&刘好宝译，李凤霞校372

一、作为模式物种的几个特点372

二、遗传资源——近缘种、突变体和遗传材料372

三、基因和QTL图位克隆的遗传图谱373

四、优良基因克隆375

五、果实的主要生理特性376

六、QTL定位377

七、染色体步移克隆的第一个QTL377

八、表达序列标签和微阵列的收集377

九、比较基因组和共线性——保守同源位点标记378

十、通过反向遗传学的基因功能分析379

十一、展望382

第二十三章 基因组学在葡萄改良中的应用&冯全福译，徐秀红校388

一、葡萄改良的进展与展望388

二、葡萄科与蔷薇分支的密切关系389

三、连锁不平衡的研究基础——种质资源389

四、遗传图谱技术在重要性状遗传研究中的应用391

五、物理图谱与遗传图谱的整合效应393

六、EST测序的作用394

七、反向遗传学研究的高效遗传转化技术395

八、葡萄基因组测序前景396

第二十四章 基因组高度复杂的热带作物——甘蔗&王元英译，徐宜民校403

一、引言403

二、起源和历史404

三、基因组结构404

四、分子遗传多样性407

五、遗传图谱408

六、比较作图410

七、定位克隆技术410

八、转录组411

九、功能基因组学413

第二十五章 分子标记与高通量基因型分析&张兴伟译，王元英校420

一、逐个检测的共性标记421

二、多重任意扩增子图谱——基因指纹图谱技术433

三、不同类型标记的主要应用436

第二十六章 转座因子和植物生物多样性分析&徐秀红译，李凤霞校441

一、转座因子的主要类型442

二、应用策略445

三、可能的应用途径450

四、转座因子分子标记特点453

五、结论458

第二十七章 拟南芥的分子数量遗传学研究&张忠锋译，徐宜民校467

一、数量性状和分离材料467

二、RIL群体的基因分型468

三、RIL的表型分析470

四、QTL定位471

五、其他应用472

第二十八章 主效基因和QTL的候选基因法鉴定&任民译，徐秀红校476

一、候选基因法的原理476

二、候选基因的鉴定477

三、目标基因的比较作图鉴定483

四、功能候选基因483

五、最可能候选基因的选择485

六、候选基因作用的验证487

七、结论488

第二十九章 候选基因的分子进化与验证&张怀宝译，王元英校497

一、序列多态性与分析方法497

二、连锁不平衡与重组502

三、候选基因的功能验证和精细定位503

第三十章 基因组学与植物育种——小麦和玉米&徐宜民译，时焦校513

一、小麦和玉米513

二、图谱514

三、共线性515

四、结构基因组学515

五、功能基因组学及基因表达研究517

六、功能基因组学——突变体与遗传转化519

七、多因子遗传学——生理学和农艺学的结合520

八、氮素利用效率的遗传基础521

九、基因组学对植物育种的贡献522

第三十一章 从基因组学到分子自组装&龚达平译，孙玉合校532

一、引言532

二、组织的不同尺度533

三、蛋白质折叠536

四、涉及多聚物的转换536

五、分子结构建立过程中的自组装539

六、自组装的特征540

七、从头开发新结构541

八、生物及理化方法间的协同作用542

九、植物细胞壁和胞间层的果胶网络542

十、淀粉的生物合成544

十一、展望547

第三十二章 应用MID-FT-IR进行代谢指纹和轮廓分析&杜咏梅译，张怀宝校552

一、MID-FT-IR的原理552

二、样品制备与数据分析553

三、傅立叶变换中红外光谱代谢指纹和轮廓分析554

专业词汇表&孙玉合译，高晓明校557