植物基因组

摘要： 获得包含基因组全序列的参考基因组是对物种进行基因组学研究和利用的前提.大多数被子植物经历过全基因组复制或多倍化以及随后的染色体重排、丢失,很多植物还经历过重复序列大规模扩张,导致了基因组大小的剧烈膨胀,这些事件塑造了植物基因组复杂的特征和广泛的多样性,也在一定程度上导致了植物基因组组装的诸多难题.本文将植物基因组按照简单、高杂合、高重复、高倍性基因组和泛基因组进行分类,介绍不同类型的基因组适用的组装策略及应用效果,并对新测序技术在组装中的应用趋势进行展望.

摘要： 生物合成基因簇(biosynthetic gene cluster,BGC)由多个(至少三个)行使不同催化功能酶的编码基因在染色体上相邻或是相近的位置组成.典型的生物合成基因簇负责生成一个或几个结构类似的生物活性特异性代谢物(specialized metabolite)[1].与原核生物基因组中常见的操纵子不同,植物基因组中的生物合成基因簇被认为是一种比较罕见的现象.

摘要： 从第一个模式植物拟南芥被测序,植物基因组测序已经有21年的历史.随着科学技术的不断发展进步,测序成本大幅降低,基因组的组装质量显著提升.本文统计了2000-2020年间植物参考基因组从头测序的进展,分析了植物基因组测序数量变化与测序技术发展之间的联系,以及测序基因组大小与倍性及重复序列的关系,总结了历年来测序物种的主要分类及其在系统发生树的分布,最后讨论了未来植物基因组潜在的研究方向.

摘要： CRISPR/Cas9系统可以对目标基因进行定向编辑,在植物基因功能研究和遗传改良中具有巨大的潜在应用价值,因其具有高效、操作便捷及成本低的特点,成为当前基因组编辑技术的主流。概述了CRISPR/Cas9系统的起源、分类、作用机制及其在农作物和林木基因功能验证和遗传改良中的应用,并对未来需要完善的相关问题和发展趋势进行了探讨。

摘要： 中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员朱健康领衔的研究团队,在植物基因组编辑领域再次取得重要进展。研究人员采用修饰后的DNA片段作为供体,在水稻上建立了一种高效的片段靶向敲入和替换技术,高至50%的靶向敲入效率将极大地方便植物的研究和育种。7月6日,相关研究成果在线发表在Nature Biotechnolo⁃gy上。

摘要： 测序技术在通量和成本方面有了较大的改进,以单分子纳米孔测序技术为代表的第三代测序技术更是以其超长读长、实时检测和可以直接检测碱基甲基化修饰等优势在医学及生命科学等领域作出了较大贡献.文中就单分子纳米孔测序技术的原理进行了简要描述,并对其在临床、动物、植物、细菌及病毒等领域的应用和其未来的发展方向进行了讨论.

摘要： 由华大基因领衔的"千种植物转录组计划"(1KP)联盟在《自然》在线发表了植物物种进化研究成果。来自世界各地的近200名植物科学家组成国际联盟,历时9年时间,研究发布了1 178种植物转录组测序成果,这些植物跨越了绿色植物的多样性,包括绿色植物、青藻、红藻(Rhodophyta)以及31种植物基因组。

摘要： CRISPR/Cas9基因组编辑技术是一项对基因组进行精准修饰的技术,可实现对靶标基因的碱基插入、缺失或DNA片段替换.随着人们对CRISPR/Cas9系统的了解逐渐加深,其在科研、农业和医疗等领域的应用也越来越广泛.该文简要介绍了CRISPR/Cas9基因组编辑技术的发展以及工作原理,总结了近几年对该技术进行优化与改进的研究进展,包括基因组编辑效率的提升、基因组编辑范围的扩展、单碱基精准编辑以及多基因同时编辑、基因组编辑安全性的提升以及基因片段替换与基因靶向转录调控,以期为深入开展这一领域的研究提供参考.

摘要： 2019年2月21日,南京农业大学园艺学院张绍铃教授团队在国际著名学术期刊Genome Biology(IF5 year=16.5)在线发表题为"Gene duplication and evolution in recurring polyploidization–diploidization cycles in plants"的研究论文.该研究系统鉴定了梨、桃、葡萄、蔬菜、花卉等141种植物基因组中不同类型重复基因,构建了世界首个植物重复基因数据库,揭示了重复基因进化的普遍规律.

摘要： 植物古基因组学是基因组学一个新兴分支,从现存物种中重建其祖先基因组,推断在古历史中导致形成现存物种的进化或物种形成事件.高通量测序技术的不断革新使测序读长更长、更准确,加快了植物参考基因组序列的组装进程,为古基因组学研究提供了大批量可靠的现存物种的基因组序列资源.全基因组复制(whole-genome duplication,WGD)亦称古多倍化,使植物基因组快速重组,丢失大量基因,增加结构变异,对植物进化极其重要.本文综述了植物基因组测序与组装研究进展、植物古基因组学的原理、植物基因组WGD事件以及植物祖先基因组进化场景,并对未来植物古基因组学研究进行了展望.%As a new branch of genomics, plant paleogenomics reconstructs ancestral genomes from actual modern spe-cies and infers palaeohistory, evolutionary and/or speciation events that have shaped the modern species. Advances in high-throughput sequencing technologies yield accurate long reads, promote the progress of plant genome sequence assem-bly, and thereby offer paleogenomics a large collection of valuable reference genomes from modern species. Whole-genome duplication (WGD) and polyploidization cause rapid genomic reorganization, massive gene losses and structural variations. WGD events are therefore central to plant evolution. In this review, we summarize recent progress in sequencing and as-sembly of plant genomes, principles of plant paleogenomics, WGD events in plant genomes, and the most likely evolutio-nary scenario in plants. Furthermore, we highlight some of the challenges as well as future directions.

摘要： 近年来,随着现代基因操纵技术的完善及基因组测序计划的推进,针对植物基因组特定基因(或区域)进行"基因组定向修饰"(GT),逐渐成为可能.通过对基因组特定区域进行精确定向修饰:一方面可以针对目标序列进行定向敲除,获得突变材料,对目标基因功能进行明确鉴定;另一方面可以进行目标序列的定向置换或定向整合,将外源基因随机导入造成的表达及遗传的不确定性降至最低.本研究基于Golden Gate的高效TALEN构建技术，并首次证实应用TALEN技术可以实现植物基因组目标位点的定点剪切。随后，针对植物基因组构成的特殊性，进一步对TALEN骨架载体及表达系统进行优化，依据细胞DNA修复途径中的NHEJ及HR模型，以烟草为模式材料实现了基于TALEN技术的植物内源基因的定向敲除、定向置换及定向整合，获得了定向遗传修饰材料,优化的TALEN骨架载体目前己被众多实验室采用进行目标植物基因组定向修饰研究工作.在基于原生质体转化技术实现烟草内源基因定向修饰的基础上,近期通过农杆菌介导的转化方法,在水稻、二穗短柄草等植物中实现了基于TALEN技术的目标基因定向修饰.进一步证明了TALEN技术在植物基因组定向遗传修饰中的应用潜力,将有效地促进序列特异性核酸酶技术在植物基因组定向修饰研究中的研究及应用。

摘要： 从植物中提取出高纯度结构完整的基因组DNA是进行植物遗传学研究及转基因检测等分子生物学分析所必需的条件，传统的酚氯仿抽提取方法操作步骤繁琐，不仅浪费有机试剂，还对操作者和环境造成毒害。基于磁性微球的DNA固相提取法具有无毒害、简单、快速、可应用于高通量等特点，具有广泛的应用前景，制备一种磁响应性强、生物相容性好的新型磁性微球成为获得高质量基因组DNA的关键。 本工作首先将铁盐沉积法在多孔SiO2微球的孔内，通过灼烧得到Fe2O3-SiO2复合微球，再还原获得Fe3O4-SiO2复合磁性微球。为了防止使用过程中磁性物质泄漏，以及力求为微球下一步应用提供良好的生物兼容表面，采用Stober水解法，在微球表面包覆SiO2层。Fe3O4-SiO2磁性微球的扫描电子显微镜图显示这种方法制备的磁性微球粒径均一、分散性良好。采用振动磁强计对磁性粒子进行了磁性能的测定，四氧化三铁含量为22％的磁性微球饱和磁化率为18.15 emu/g，磁滞为3.338 emu/g。进而将这种磁性微球应用于玉米、小麦、大豆、豌豆、青菜、番茄、青椒等植物的基因组DNA的提取，经过裂解、磁吸附、洗涤、洗脱等步骤提取的基因组DNA纯度高、片段完整。对植物管家基因ndhB进行PCR扩增，可得到长度为1kb的目的片段。PCR结果表明磁性微球法提取的各种植物基因组DNA可满足后续的分子生物学检测需要，对于植物转基因检测和遗传多态性分析等方面有重意义。

摘要： 植物基因组在确定基本性状和基因关系上可以人为地构建和利用突变体,通过有性杂交进行遗传分析,植物基因组重心是提高或改善多种作物产量和品质、开发和利用更多的植物资源、发掘和改善能调节生态环境的植物的性状.本文将围绕这种特性就植物功能基因组研究作一介绍.

摘要： 本文阐述了一种新兴的微卫星(microsatellite)分子标记技术在林木遗传育种中的应用情况.从微卫星的发现、命名、特点、操作流程以及微卫星引物的获取等几个方面说明了微卫星技术将来的发展趋势.由于微卫星位点多态性高、共显性、中性突变及遍布于整个基因组使之广泛应用于遗传连锁图谱的构建与QTL定位、植物指纹鉴定、亲缘关系分析、群体的遗传结构分析、群体基因流监测、群体的遗传漂变、基因突变以及系统发生等领域.本文指出SSR标记可以为林木遗传改良、种质资源保存、濒危物种保护、基因定位及分子克隆等许多应用研究领域的理论依据和基础,它是一种近乎理想的分子标记,将成为新一代的分子标记.

摘要： 本文阐述了一种新兴的微卫星(microsatellite)分子标记技术在林木遗传育种中的应用情况.从微卫星的发现、命名、特点、操作流程以及微卫星引物的获取等几个方面说明了微卫星技术将来的发展趋势.由于微卫星位点多态性高、共显性、中性突变及遍布于整个基因组使之广泛应用于遗传连锁图谱的构建与QTL定位、植物指纹鉴定、亲缘关系分析、群体的遗传结构分析、群体基因流监测、群体的遗传漂变、基因突变以及系统发生等领域.本文指出SSR标记可以为林木遗传改良、种质资源保存、濒危物种保护、基因定位及分子克隆等许多应用研究领域的理论依据和基础,它是一种近乎理想的分子标记,将成为新一代的分子标记.

摘要： 本文阐述了一种新兴的微卫星(microsatellite)分子标记技术在林木遗传育种中的应用情况.从微卫星的发现、命名、特点、操作流程以及微卫星引物的获取等几个方面说明了微卫星技术将来的发展趋势.由于微卫星位点多态性高、共显性、中性突变及遍布于整个基因组使之广泛应用于遗传连锁图谱的构建与QTL定位、植物指纹鉴定、亲缘关系分析、群体的遗传结构分析、群体基因流监测、群体的遗传漂变、基因突变以及系统发生等领域.本文指出SSR标记可以为林木遗传改良、种质资源保存、濒危物种保护、基因定位及分子克隆等许多应用研究领域的理论依据和基础,它是一种近乎理想的分子标记,将成为新一代的分子标记.

摘要： 本文阐述了一种新兴的微卫星(microsatellite)分子标记技术在林木遗传育种中的应用情况.从微卫星的发现、命名、特点、操作流程以及微卫星引物的获取等几个方面说明了微卫星技术将来的发展趋势.由于微卫星位点多态性高、共显性、中性突变及遍布于整个基因组使之广泛应用于遗传连锁图谱的构建与QTL定位、植物指纹鉴定、亲缘关系分析、群体的遗传结构分析、群体基因流监测、群体的遗传漂变、基因突变以及系统发生等领域.本文指出SSR标记可以为林木遗传改良、种质资源保存、濒危物种保护、基因定位及分子克隆等许多应用研究领域的理论依据和基础,它是一种近乎理想的分子标记,将成为新一代的分子标记.

摘要： 本发明公开了一种基于三代全基因组测序数据的植物线粒体基因组多构型组装方法，属于生物信息技术领域。本发明利用NewBler组装软件可保留所有Contigs之间可能连接的特点，以及三代WGS数据中线粒体与叶绿体、细胞核序列的拷贝数差异，且三代测序reads可跨过重复序列的优势，构建一套适合三代全平台(PacBio/Nanopore/HiFi)测序数据的植物线粒体基因组多构型组装流程。该流程在组装线粒体基因组过程中遇到重复序列导致的多分支时能保留所有可能的连接并继续延伸，直至形成闭环，因此能够解析线粒体基因组的所有可能构型，相比现有植物线粒体基因组组装技术具有准确度更高的优点。

摘要： 本发明在Ti质粒的左边界(left border，LB)与右边界(right border，RB)序列之间包含基于双生病毒(geminivirus)的复制子(replicon)的用于在T0代植物体的基因组内无需插入复制子即可编辑基因组的重组载体以及包括通过在上述重组载体中插入外源基因来转化植物细胞的步骤的在T0代植物体的基因组内无需插入复制子即可编辑基因组的方法。

摘要： 本发明提供一种基因组叠阵组装方法及系统、一种基因组架构组装方法及系统以及一种基因组序列组装方法及系统，属于生物信息技术领域。本发明通过稳健回归技术优化一个全局损失函数来确定测序序列之间的叠落关系，消除假阳性比对的干扰，从而得到更准确的组装叠阵集，避免组装基因组上拷贝数的缺失或者错误拼接；基于回归矩阵计算进行叠阵排列的估计，对异常值的容忍度更高，除非歧义的样本信息数量多于真实样本的数量，不会出现“崩溃”的情形；通过重抽样技术对测序数据进行多次独立地采样、组装、改进、评估，然后整合成最终的组装基因组，可以减少由测序数据中的噪音给组装结果带来的不确定性，降低组装结果对组装参数选择的敏感性。

摘要： 提供了以定向的方式修饰包含嵌合基因的转基因植物的植物基因组的方法和工具，其中所述嵌合基因具有植物分子生物学中常用的DNA元件。提供了重新设计的大范围核酸酶，用于切割此类常用于植物分子生物学中的元件。

摘要： 本发明本发明提供了一种植物基因组DNA的提取液和植物基因组DNA的提取方法，属于分子生物学技术领域。本发明提供的植物基因组DNA的提取液，包括物质的量浓度为150～250mmol/L的Tris‑HCl、物质的量浓度为15～40mmol/L的EDTA、物质的量浓度为200～300mmol/L的NaCl和质量百分含量为0.1％～1％的SDS；所述提取液的pH为6.0～7.5。本发明提供的DNA提取液不使用β‑巯基乙醇等有毒试剂即具有良好的提取效果，安全性能高，提取的DNA的质量好。

摘要： 提供了以定向的方式修饰包含嵌合基因的转基因植物的植物基因组的方法和工具，其中所述嵌合基因具有植物分子生物学中常用的DNA元件。提供了重新设计的大范围核酸酶，用于切割此类常用于植物分子生物学中的元件。

摘要： 提供了以定向的方式修饰包含嵌合基因的转基因植物的植物基因组的方法和工具，其中所述嵌合基因具有植物分子生物学中常用的DNA元件。提供了重新设计的大范围核酸酶，用于切割此类常用于植物分子生物学中的元件。

摘要： 本发明公开一种在全基因组水平鉴定植物基因组DNA胞嘧啶四联体位点的方法，该方法包括如下步骤：(1)准备植物材料；(2)提取并纯化细胞核；(3)对细胞核内染色质进行片段化并回收基因组DNA；(4)在变复性Buffer中进行变复性反应；(5)iMab‑iM DNA复合物；(6)用Protein G Beads回收过夜反应形成的iMab‑iMDNA复合物；(7)从beads上洗脱iMab‑iM DNA复合物，并回收DNA片段；(8)用qPCR方法检测DNA iM富集程度；(9)建库和Illumina测序，在全基因组水平鉴iM位点。整个方法流程简单，耗时较短，DNA片段化可视化效果强，理论上该方法适应于多种植物。

摘要： 本发明提供了一种基于三体组的基因组特征来评估植物杂种的基因组构成的方法，涉及植物分子生物技术领域。本发明对植物杂种和其两个亲本分别进行流式细胞术测量基因组大小，再分别进行基因组survey测序得到30×以上的二代测序数据，最后对测序数据进行k‑mer分析、nQuire分析和Smudgeplot分析，综合比对多种结果评估植物杂种的基因组大小、倍性、杂合率、重复度等多种基因组构成信息。本发明所述方法不同于现有的植物基因组特征评估方法，充分借鉴了基因组组装种的三体组(trio)原理，在增加了植物杂种的两个亲本后，可以在多种证据相互验证的基础上更准确的评估植物杂种的基因组构成。

摘要： 本发明公开一种在全基因组水平鉴定植物基因组DNA鸟嘌呤四联体位点的方法，该方法包括如下步骤：(1)交联固定植物材料；(2)提取并纯化细胞核；(3)对细胞核内染色质进行片段化处理回收DNA片段；(4)将回收的DNA片段进行变复性反应；(5)制备IP反应复合物；(6)用Protein G Beads回收过夜反应形成的IP反应复合物；(7)从Beads上洗脱IPed DNA，回收DNA片段；(8)用qPCR方法检测DNA G4富集程度；(9)将经过富集程度检测的IP DNA进行建库和Illumina测序，经过生物信息学分析实现在全基因组水平鉴定G4位点。整个方法流程简单，耗时较短，DNA片段化可视化效果强，理论上适合应用于多数植物物种。