基因组

你设计的引物，上游对应的是基因组的正向，下游对应的是基因组的反向。如果把下游引物转换成反向互补，就可以对应了。

【单选题】关于新陈代谢的说法，下面哪一项是错误的（ ）。A、新陈代谢包括同化和异化作用B、同化作用就是合成自己的身体C、同化作用和异化作用不会同时进行D、异化作用就是消耗身体的部分答案：C【单选题】生命的最基本特征不包括（）。A、新陈代谢B、应激性和运动C、兴奋性D、适应性答案：C【判断题】虽然生命科学的研究领域涉及面广，但其发展是朝微观方向和宏观方向两个方向进行的。答案：√【单选题】下列哪个不属于生命伦理学的研究层面（）。A、理论层面B、实践层面C、研究层面D、政策层面答案：B【单选题】Ethic的基本词义是（）。A、道德哲学B、行为哲学C、道德准则D、道德准则与行为哲学答案：A【判断题】生命伦理学中影响最为深远的是文化层面。答案：√【单选题】生命伦理学产生于（）。A、20世纪60-70年代B、20世纪50-60年代C、20世纪70-80年代D、20世纪40-50年代答案：A【单选题】伦理学问题的产生主要体现在哪些方面（）。A、医院角色的变化B、科学技术的主导性C、医学专家化的发展D、以上都是答案：D【判断题】与生命伦理学产生相关的三大事件是：广岛原子弹爆炸、德国纽伦堡对纳粹战犯的审判、克隆人之争。答案：X【单选题】医学治疗中，“弃卒保车”是遵循了（）。A、行善原则B、自主原则C、不伤害原则D、公正原则答案：A【单选题】病人在有关治疗方案上签字同意属于（）。A、自主权B、知情同意权C、保密、隐私权D、生命权答案：B【判断题】生命伦理学的基本原则是：行善原则、自主原则、不伤害原则、公正原则。答案：√【单选题】基因是什么（）。A、RNAB、DNAC、有遗传效应的DNA片段D、特定的DNA片段答案：C【单选题】转基因技术流程的第三步为（）。A、基因表达载体的构建B、目的基因的获取C、目的基因的检测和表达D、将目的基因导入受体细胞答案：D【判断题】按受体可将转基因技术分为：人工转基因、动物转基因、植物转基因。答案：X【单选题】下列关于转基因微生物的说法，哪个是错误的（）。A、转基因的微生物就是重组基因技术为核心B、转基因微生物还用于商业化的食品、医药、饲料这些方面C、转基因微生物包括生物技术改造的微生物及其产品D、转基因微生物制造的微生物杀虫剂并不能很好的增强杀虫效果答案：D【单选题】用转基因作物生产的转基因食品有哪些优点？A、高产B、抗病C、品质优良D、以上都对答案：D【判断题】转基因动物可通过遗传物质转移、细胞融合、原生质体融合等技术获得。答案：X【单选题】转基因技术的发展始于（）。A、20世纪70年代B、20世纪80年代C、20世纪90年代初期D、20世纪90年代后期答案：A【单选题】转基因技术的应用领域包括（）。A、农业生产与工业发展B、医药领域C、环保、能源、新材料领域D、以上都对答案：D【判断题】20世纪90年代初期--中后期，转基因技术处于产业化的发展阶段。答案：√【单选题】转基因生物涉及哪些安全问题（）。A、毒性、过敏性与公共安全问题B、抗药性和有益成分问题C、生态环境和生物多样性破坏问题D、以上都对答案：D【单选题】巴西豆事件涉及了转基因生物的何种安全问题（）。A、过敏性问题B、抗药性问题C、有益成分问题D、毒性问题答案：A【判断题】广义的“生物安全”包括：外来生物入侵、重大生物灾害、转基因生物、生物武器。答案：√【单选题】如何理性看待转基因技术（）。A、以科学的态度对待B、加大转基因科普的宣传C、加强转基因生物安全管理D、以上都是答案：D【单选题】在转基因的研究中，首先应进行（）。A、生产性实验阶段B、环境评估阶段C、实验研究阶段D、中间实验阶段答案：C【判断题】近年来，在科学界、伦理学界和宗教界，人兽嵌合存在很大的争议。答案：√【单选题】我国的转基因生物安全法规、技术规程和管理体系有何特点（）。A、制度设计严格规范B、评价体系科学健全C、技术支撑保障有力D、以上都是答案：D【单选题】2001年我国农业部发布的规范转基因技术应用的条例为（）。A、《农业转基因生物安全管理条例》B、《农业转基因生物安全评价管理办法》C、《农业转基因生物进口安全管理办法》D、《农业转基因生物标识管理办法》答案：A【判断题】欧盟对转基因技术采取的原则是谨慎预防原则与可靠安全原则。答案：X【单选题】控制生物性状的基本遗传单位是（ ）。A、DNA片段B、RNAC、DNAD、核苷酸答案：A【单选题】人类基因组计划正式启动的时间是（ ）。A、1945B、1985C、1986D、1990答案：D【判断题】人类基因组计划预计完成整个人类基因组23亿对核苷酸的测序。答案：X【单选题】我国在（ ）年加入人类基因组计划，并承担（）的任务。A、1999；11%B、1994；1%C、1999；1%D、1994；11%答案：C【单选题】HGP于（）完成了包含基因序列中的98%测定，精确度达到99.9%。A、1999年B、2000年C、2003年D、2004年答案：C【单选题】HGP完成的四张图谱是遗传图谱、物理图谱、序列图谱和（）。A、DNA图谱B、转录图谱C、密码子图谱D、核苷酸图谱答案：B【判断题】人类基因组计划测序工作的第一步是绘制遗传图谱。答案：X【判断题】DNA物理图谱是指DNA链的限制性酶切片段的排列顺序。答案：√【单选题】下列哪项不是基因诊断技术的特点。A、针对直接病因诊断B、适应性强，针对个别案例进行检测C、特异性强，灵敏度高D、在感染性疾病的诊断中，可检测正在生长的病原体或潜伏病原体答案：B【单选题】基因诊断和研究试剂产业不包括。A、基因和抗体试剂盒B、诊断和研究用生物芯片C、基因改造芯片制作和移植D、疾病和筛药模型答案：C【单选题】人类基因组计划的研究的几个主要应用方面不包括（ ）。A、对人类基因缺陷研究贡献B、对于生物技术的贡献C、对于细胞、胚胎、组织工程的推动D、对制药工程的贡献答案：A【判断题】基因诊断的样本可以是任何细胞，并且具有特异性强、灵敏度高、适应性强等特点。（）答案：X【判断题】人和灵长类的大猩猩之间基因组比较的差异小于1%答案：√【单选题】在对患者进行治疗时，研究人员为了得到研究材料，而不告知患者，这损害了患者的（）。A、隐私权B、知情权C、人身自由权D、生存权答案：B【单选题】基因测试是在什么水平上进行的？A、组织生物学B、细胞生物学C、分子生物学D、遗传学答案：C【单选题】以下哪个选项不是基因测试的应用？A、亲子鉴定B、癌症治疗C、刑侦D、疾病诊断答案：B【判断题】基因测试是以探测基因的存在，分析基因的类型和缺陷及表达功能是否正常，从而达到诊断疾病的一种方法。（ ）答案：√【判断题】基因歧视会对携带“缺陷基因”者的生活造成影响。（ ）答案：√【单选题】以下哪个选项不是基因治疗的作用？A、预防B、治疗C、治愈D、防止传染答案：D【单选题】以下哪个选项不是基因治疗引发的伦理问题A、无法进行生殖治疗B、改变了人的遗传信息C、可能导致优生主义D、如何处理出现遗传缺陷的实验人群答案：A【判断题】根据治疗的对象将基因治疗分为体细胞治疗和生殖细胞治疗答案：√【单选题】美国最高法院对自然状态人类基因的基因专利的态度是（ ）A、允许申请B、不能申请C、态度还不明确D、正在审核答案：B【单选题】基因专利有特殊性，和其他专利的不同之处不包括（ ）A、基因专利关系到国家战争B、基因专利研究投入高C、基因专利关系到每个人的切身利益D、基因专利申请通过率低答案：C【判断题】作为发展中国家的中国，我国很有必要去保护基因资源（ ）答案：√【单选题】以下不属于基因武器的类别的是？A、微生物基因武器B、毒素基因武器C、克隆性基因武器D、种族基因武器答案：C【单选题】基因武器的威力不包括（）。A、精确的分辩能力B、杀伤力大C、无法防治D、有强烈的心理威慑作用答案：C【判断题】基因武器通过基因重组技术制造成生物武器，它能改变非治病微生物的遗传物质，使其产生显著抗药性的致病菌。答案：√【单选题】《世界人类基因组与人权宣言》是哪个国家（组织）发布的？A、美国B、联合国教科文组织C、瑞士D、世界卫生组织答案：B【单选题】《关于人胚胎干细胞研究的伦理原则》是中国在哪一年颁布的？A、1997B、1998C、2000D、2003答案：D【判断题】联合国教科文组织、世界卫生组织等国际权威组织在1997年至2005年共颁布有关人类基因组研究的伦理准则的文件共10个。答案：X【单选题】下列不属于干细胞特性的是（）。A、干细胞能无限增殖分裂B、干细胞本身不是终末分化细胞(即干细胞不是处于分化途径的终端)C、干细胞在特定的环境下培养，经过分裂分化后可以形成一个完整的生物个体。D、干细胞可连续分裂几代，也可在较长时间内处于静止状态答案：C【单选题】干细胞的形态特征不包括（ ）A、有明显的细胞界限B、细胞核较大C、有明显的核仁D、有一个或者多个核仁答案：A【判断题】干细胞(Stem Cell)是一种充分分化且成熟的细胞，具有再生各种组织

这句话是对的。植物生长素在细胞分裂和分化、果实发育、插条时根的形成和落叶过程中也发挥了作用。最重要的天然存在的植物生长素为β－吲哚乙酸。人工合成作用类似的植物生长调节剂还有芸苔素、细胞分裂素、赤霉素、萘乙酸钠、胺鲜酯(DA-6)等。中联化工技术人员研究发现，生长素的作用表现为两重性：既能促进生长，也能抑制生长；既能催芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，又能疏花疏果。这与生长素的浓度对植物不同部位的敏感度有关。一般来说植物根的敏感度大于芽大于茎。双子叶植物的敏感度大于单子叶植物。所以用2-4D这样的生长素类似物可以做除草剂。扩展资料：茎的背地生长和根的向地生长是由地球的引力引起的，原因是地球引力导致生长素分布的不均匀，在茎的近地侧分布多，背地侧分布少。由于茎的生长素最适浓度很高，茎的近地侧生长素多了一些对其有促进作用，所以近地侧生长快于背地侧，保持茎的向上生长。对根而言，由于根的生长素最适浓度很低，近地侧多了一些反而对根细胞的生长具有抑制作用，所以近地侧生长就比背地侧生长慢，保持根的向地性生长，若没有地球引力，根就可能不会往下长了。又由于植株形态学上的极性运输和地球引力，产生的顶端优势使尖端生长素浓度较低，促进顶芽生长；但因极性运输导致侧芽分布的生长素浓度较高抑制侧芽生长，若去除顶芽可解除抑制。参考资料来源：百度百科-生长素

（1）图乙表示减数分裂过程9染色体的数量变化，据此分析可以确定D五A数目变化规律为6→1l→6→3．（l）图甲细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，因此该细胞为第一极体，该细胞内无同源染色体即等位基因．1号和八号染色体由同一条染色体复制而来，若1号染色体表示X染色体，则l号和八号染色体分别为常染色体和X染色体．（3）孟德尔的遗传定律是通过减数第一次分裂后期，同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合来实现的．（八）同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，即图乙9（5～6）时期，姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期，即（8～9）时期．（5）非等位基因发生自由组合发生在减数第一次分裂后期，由于图甲细胞表示第一极体，因此可以根据第一极体9的基因组成画出初级卵母细胞9非同源染色体组合的情况，并且初级卵母细胞的细胞质是不均等分裂的．由于图甲第一极体的基因组成为aajjdd，因此产生的次级卵母细胞的基因型为AAjjdd，则卵细胞9的基因组成为Ajd．故答案为：（1）6→1l→6→3（l）第一极体&五jsp;&五jsp;&五jsp; j、j&五jsp;&五jsp;&五jsp; 常染色体和X染色体（3）同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合（八）8～9（5）七图

马与驴不是同样的物种，虽然能交配繁殖，但是这不是遗传学真正的繁殖。不同物种之间，染色体的数目往往是不一样的。在高等动物的遗传物质里面染色体在每一个体细胞里都是两套，一套来自父亲，另一套来自母亲。当精子内的染色体和卵细胞中的染色体不一致的时候，无法全部联会配对，从遗传学角度看，其胚胎很难存活，就算存活了也无法生育。这种现象叫做生殖隔离。马的染色体为32对，驴的染色体为31对，马和驴交配以后，它们的两性生殖细胞即精子和卵细胞结合形成受精卵，受精卵内染色体数目为马和驴染色体数量的和，数量为63条，虽然很幸运，这样的受精卵能够存活，发育成骡子。可是从遗传学角度看，它们已经是死亡了，因为骡子染色体数目并不是双数，无法成对成双，没有生育能力，它们诞下下一代的几率很低很低。这种现象有点类似是雄狮与雌虎交配后生育出来的狮虎兽，狮子和老虎可以杂交，但是后来都是绝育的，没有生育能力，无法繁育下一代。而且狮虎兽比骡子更加悲惨，少数可以生存较长，大部分寿命都不会长久。

在介绍GS模型之前，我们有必要先来了解一下混合线性模型（Mixed Linear Model，MLM）。混合线性模型是一种方差分量模型，既然是线性模型，意味着各量之间的关系是线性的，可以应用叠加原理，即几个不同的输入量同时作用于系统的响应，等于几个输入量单独作用的响应之和（公式1）。 既然是混合效应模型，则既含有固定效应，又含有随机效应。所谓固定效应是指所有可能出现的等级或水平是已知且能观察的，如性别、年龄、品种等。所谓随机效应是指随机从总体中抽取样本时可能出现的水平，是不确定的，如个体加性效应、母体效应等（公式2）。 式中 y 为观测值向量； β 为固定效应向量； μ 为随机效应向量，服从均值向量为0、方差协方差矩阵为G的正态分布 μ ~ N(0,G) ； X 为固定效应的关联矩阵； Z 为随机效应的关联矩阵；U0001d486为随机误差向量，其元素不必为独立同分布，即 U0001d486 ~ N(0,R) 。同时假定 Cov(G,R)=0 ，即G与R间无相关关系， y 的方差协方差矩阵变为 Var(y)=ZGZ+R 。若 Zμ 不存在，则为固定效应模型。若 Xβ 不存在，则为随机效应模型。 在传统的线性模型中，除线性关系外，响应变量还有正态性、独立性和方差齐性的假定。混合线性模型既保留了传统线性模型中的表型 正态性 分布假定条件，又对独立性和方差齐性不作要求，从而扩大了适用范围，目前已广泛应用于基因组选择。 很早以前C.R.Henderson就在理论上提出了最佳线性无偏预测（Best Linear Unbiased Prediction，BLUP）的统计方法，但由于计算技术滞后限制了应用。直到上世纪70年代中期，计算机技术的发展为BLUP在育种中的应用提供了可能。BLUP结合了最小二乘法的优点，在协方差矩阵已知的情况下，BLUP是分析动植物育种目标性状理想的方法，其名称含义如下： 在混合线性模型中，BLUP是对随机效应中随机因子的预测，BLUE（Best Linear Unbiased Estimation）则是对固定效应中的固定因子的估算。在同一个方程组中既能对固定效应进行估计，又能对随机遗传效应进行预测。 BLUP方法最初应用在动物育种上。传统的动物模型是基于系谱信息构建的亲缘关系矩阵（又称A矩阵）来求解混合模型方程组（Mixed Model Equations，MME）的，因此称之ABLUP。Henderson提出的MME如下所示： 式中X为固定效应矩阵，Z为随机效应矩阵，Y为观测值矩阵。其中R和G： 其中A为亲缘关系矩阵，因此可转化公式为： 进一步可转化为： 式中， X、Y、Z 矩阵均已知，亲缘关系逆矩阵A -1 可计算得到，k值计算如下： 通过求解方程组，计算残差和加性方差的方差组分，即可得到固定因子效应值 (BLUE)和随机因子效应值 (BLUP)。 作为传统BLUP方法，ABLUP完全基于系谱信息来构建亲缘关系矩阵，进而求得育种值，此方法在早期动物育种中应用较多，现在已基本不单独使用。 VanRaden于2008年提出了基于G矩阵的GBLUP（Genomic Best Linear unbiased prediction）方法，G矩阵由所有SNP标记构建，公式如下： 式中 p i 表示位点i的最小等位基因频率，Z表示个体基因型矩阵。 GBLUP通过构建基因组关系矩阵G代替基于系谱信息构建的亲缘关系矩阵A，进而直接估算个体育种值。 GBLUP求解过程同传统BLUP方法，仅仅在G矩阵构建不同。除了VanRaden的基因组关系构建G矩阵外，还有其他G矩阵构建方法，但应用最多的还是VanRaden提出的方法。如Yang等提出的按权重计算G矩阵： Goddard等提出的基于系谱A矩阵计算G矩阵： 目前GBLUP已经广泛应用于动植物育种中，并且因为它的高效、稳健等优点，现在仍饱受青睐。GBLUP假设所有标记对G矩阵具有相同的效应，而在实际基因组范围中只有少量标记具有主效应，大部分标记效应较小，因此GBLUP仍有很大的改进空间。 在动物育种中，由于各种各样的原因导致大量具有系谱记录和表型信息的个体没有基因型，单步法GBLUP（single-step GBLUP，ssGBLUP）就是解决育种群体中无基因型个体和有基因型个体的基因组育种值估计问题。 ssGBLUP将传统BLUP和GBLUP结合起来，即把基于系谱信息的亲缘关系矩阵A和基因组关系矩阵G进行整合，建立新的关系矩阵H，达到同时估计有基因型和无基因型个体的育种值。 H矩阵构建方法： 式中 A、G 分别为A矩阵和G矩阵，下标1、2分别为无基因型个体和有基因型个体。由于G为奇异矩阵时无法求逆，VanRaden又提出将G定义为 G w = (1-w)G + wA 22 ，则H逆矩阵可转化为： 式中w为加权因子，即多基因遗传效应所占比例。 构建H矩阵后，其求解MME过程也是与传统BLUP一样： ssBLUP由于基因分型个体同时含有系谱记录和表型数据，相对于GBLUP往往具有更高的准确性。该方法已成为当前动物育种中最常用的动物模型之一。在植物育种中，往往缺乏较全面的系谱信息，群体中个体的基因型也容易被测定，因此没有推广开来。 如果把GBLUP中构建协变量的个体亲缘关系矩阵换成SNP标记构成的关系矩阵，构建模型，然后对个体进行预测，这就是RRBLUP（Ridge Regression Best Linear Unbiased Prediction）的思路。 为什么不直接用最小二乘法？最小二乘法将标记效应假定为 固定效应 ，分段对所有SNP进行回归，然后将每段中显著的SNP效应相加得到个体基因组育种值。该方法只考虑了少数显著SNP的效应，很容易导致多重共线性和过拟合。 RRBLUP是一种改良的最小二乘法，它能估计出所有SNP的效应值。该方法将标记效应假定为 随机效应 且服从正态分布，利用线性混合模型估算每个标记的效应值，然后将每个标记效应相加即得到个体估计育种值。 一般而言，基因型数据中标记数目远大于样本数（p>>n）。RRBLUP因为是以标记为单位进行计算的，其运行时间相比GBLUP更长，准确性相当。（ PS ：这个情况在各个国家慢慢改变，尤其美国，已经有超过4百万牛的芯片数据，所以其可能是以后的发展方向之一） GBLUP是直接法的代表，它把个体作为随机效应，参考群体和预测群体遗传信息构建的亲缘关系矩阵作为方差协方差矩阵，通过迭代法估计方差组分，进而求解混合模型获取待预测个体的估计育种值。RRBLUP是间接法的代表，它首先计算每个标记效应值，再对效应值进行累加，进而求得育种值。下图比较了两类方法的异同： 直接法估计 ，间接法估计标记效应之和 M 。当K=M"M且标记效应g服从独立正态分布（如上图所示）时，两种方法估计的育种值是一样的，即 = M 。 基于BLUP理论的基因组选择方法假定所有标记都具有相同的遗传方差，而实际上在全基因组范围内只有少数SNP有效应，且与影响性状的QTL连锁，大多数SNP是无效应的。当我们将标记效应的方差假定为某种先验分布时，模型变成了贝叶斯方法。常见的贝叶斯方法也是Meuwissen提出来的（就是提出GS的那个人），主要有BayesA、BayesB、BayesC、Bayesian Lasso等。 BayesA假设每个SNP都有效应且服从正态分布，效应方差服从尺度逆卡方分布。BayesA方法事先假定了两个与遗传相关的参数，自由度v和尺度参数S。它将Gibbs抽样引入到马尔科夫链蒙特卡洛理论（MCMC）中来计算标记效应。 BayesB假设少数SNP有效应，且效应方差服从服从逆卡方分布，大多数SNP无效应（符合全基因组实际情况）。BayesB方法的标记效应方差的先验分布使用混合分布，难以构建标记效应和方差各自的完全条件后验分布，因此BayesB使用Gibbs和MH（Metropolis-Hastings）抽样对标记效应和方差进行联合抽样。 BayesB方法在运算过程中引入一个参数π。假定标记效应方差为0的概率为π，服从逆卡方分布的概率为1-π，当π为1时，所有SNP都有效应，即和BayesA等价。当遗传变异受少数具有较大影响的QTL控制时，BayesB方法准确性较高。 BayesB中的参数π是人为设定的，会对结果带来主观影响。BayesC、BayesCπ、BayesDπ等方法对BayesB进行了优化。BayesC方法将π作为未知参数，假定其服从U(0,1)的均匀分布，并假设有效应的SNP的效应方差不同。BayesCπ方法在BayesC的基础上假设SNP效应方差相同，并用Gibbs抽样进行求解。BayesDπ方法对未知参数π和尺度参数S进行计算，假设S的先验分布和后验分布均服从(1,1)分布，可直接从后验分布中进行抽样。 下图较为形象地说明了不同方法的标记效应方差分布： Bayesian Lasso（Least absolute shrinkage and selection operator）假设标记效应方差服从指数分布的正态分布，即拉普拉斯（Laplace）分布。其与BayesA的区别在于标记效应服从的分布不同，BayesA假设标记效应服从正态分布。Laplace分布可允许极大值或极小值以更大概率出现。 从以上各类贝叶斯方法可看出，贝叶斯方法的重点和难点在于如何对超参的先验分布进行合理的假设。 Bayes模型相比于BLUP方法往往具有更多的待估参数，在提高预测准确度的同时带来了更大的计算量。MCMC需要数万次的迭代，每一次迭代需要重估所有标记效应值，该过程连续且不可并行，需消耗大量的计算时间，限制了其在时效性需求较强的动植物育种实践中的应用。 为提高运算速度和准确度，很多学者对Bayes方法中的先验假设和参数进行优化，提出了fastBayesA、BayesSSVS、fBayesB、emBayesR、EBL、BayesRS、BayesTA等。但目前最常用的Bayes类方法还是上述的几种。 各种模型的预测准确度较大程度的取决于其模型假设是否适合所预测表型的遗传构建。一般而言，调参后贝叶斯方法的准确性比BLUP类方法要略高，但运算速度和鲁棒性不如BLUP。因此，我们应根据自身需求权衡利弊进行合理选择。（ PS ：在动物育种中，实践生产中使用的为BLUP方法） 除了基于BLUP和Bayes理论的参数求解方法外，基因组选择还有半参数（如RKHS，见下篇）和非参数，如机器学习（Machine Learning, ML）等方法。机器学习是人工智能的一个分支，其重点是通过将高度灵活的算法应用于观察到的个体（ 标记的数据 ）的已知属性（ 特征 ）和结果来预测未观察到的个体（ 未标记的数据 ）的结果。结果可以是连续的，分类的或二元的。在动植物育种中， 标记的数据 对应于具有基因型和表型的训练群体，而 未标记的数据 对应于测试群体，用于预测的 特征 是SNP基因型。 相比于传统统计方法，机器学习方法具有诸多优点： 支持向量机（Support Vector Machine，SVM）是典型的非参数方法，属于监督学习方法。它既可解决分类问题，又可用于回归分析。SVM基于结构风险最小化原则，兼顾了模型拟合和训练样本的复杂性，尤其是当我们对自己的群体数据不够了解时，SVM或许是基因组预测的备选方法。 SVM的基本思想是求解能够正确划分训练数据集并且几何间隔最大的分离超平面。在支持向量回归（Support Vector Regression，SVR）中，通常使用近似误差来代替像SVM中那样的最佳分离超平面和支持向量之间的余量。假设ε为不敏感区域的线性损失函数，当测量值和预测值小于ε时，误差等于零。SVR的目标就是同时最小化经验风险和权重的平方范数。也就是说，通过最小化经验风险来估计超平面。 下图1比较了SVM中回归（图A）和分类（图B）的差别。式中ξ和ξ*为松弛变量，C为用户定义的常数，W为权重向量范数，u03d5表示特征空间映射。 当SVM用于预测分析时，高维度的大型数据集会给计算带来极大的复杂性，核函数的应用能大大简化内积，从而解决维数灾难。因此，核函数的选择（需要考虑训练样本的分布特点）是SVM预测的关键。目前最常用的核函数有：线性核函数、高斯核函数（RBF）和多项式核函数等。其中， RBF具有广泛的适应性，能够应用于训练样本（具有适当宽度参数）的任何分布。尽管有时会导致过拟合问题，但它仍是使用最广泛的核函数。 集成学习（Ensemble Learning）也是机器学习中最常见的算法之一。它通过一系列学习器进行学习，并使用某种规则把各个学习结果进行整合，从而获得比单个学习器更好的效果。通俗地说，就是一堆弱学习器组合成一个强学习器。在GS领域，随机森林（Random Forest，RF）和梯度提升机（Gradient Boosting Machine，GBM）是应用较多的两种集成学习算法。 RF是一种基于决策树的集成方法，也就是包含了多个决策树的分类器。在基因组预测中，RF同SVM一样，既可用做分类模型，也可用做回归模型。用于分类时，注意需要事先将群体中个体按表型值的高低进行划分。RF算法可分为以下几个步骤： 最后，RF会结合分类树或回归树的输出进行预测。在分类中，通过计算投票数（通常使用每个决策树一票）并分配投票数最高的类别来预测未观察到的类别。在回归中，通过对ntree输出进行求平均。 有两个影响RF模型结果的重要因素：一是每个节点随机取样的协变量数量（mtry，即SNP数目）。构建回归树时，mtry默认为p/3（p是构建树的预测数量），构建分类树时，mtry为[图片上传失败...(image-10f518-1612450396027)] ；二是决策树的数量。很多研究表明树并非越多越好，而且构树也是非常耗时的。在GS应用于植物育种中，通常将RF的ntree设置在500-1000之间。 当GBM基于决策树时，就是梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree，GBDT），和RF一样，也是包含了多个决策树。但两者又有很多不同，最大的区别在于RF是基于bagging算法，也就是说它将多个结果进行投票或简单计算均值选出最终结果。而GBDT是基于boosting算法，它通过迭代的每一步构建弱学习器来弥补原模型的不足。GBM通过设置不同的损失函数来处理各类学习任务。 虽然已经有不少研究尝试了将多种经典机器学习算法应用于基因组预测中，但提升的准确性仍然有限，而且比较耗时。在无数的机器学习算法中，没有一种方法能够普遍地提高预测性，不同的应用程序及其最优方法和参数是不同的。相比于经典的机器学习算法，深度学习（Deep Learning，DL）或许是未来应用于基因组预测更好的选择。 传统的机器学习算法如SVM，一般是浅层模型。而深度学习除了输入和输出层，还含有多个隐藏层，模型结构的深度说明了它名字的含义。DL的实质是通过构建具有很多隐藏层的机器学习模型和海量的训练数据，来学习更有用的特征，从而最终提升分类或预测的准确性。DL算法的建模过程可简单分为以下三步： 在GS领域，研究较多的DL算法，包括多层感知器（Multi-layer Perceptron，MPL）、卷积神经网络（Convolutional neural network，CNN）和循环神经网络（Recurrent Neural Networks，RNN）等。 MLP是一种前馈人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）模型，它将输入的多个数据集映射到单一的输出数据集上。MLP包括至少一个隐藏层，如下图2中所示，除了一个输入层和一个输出层以外，还包括了4个隐藏层，每一层都与前一层的节点相连，并赋予不同权重（w），最后通过激活函数转化，将输入映射到输出端。 CNN是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络，通常具有表征学习能力，能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类。CNN的隐藏层中包含卷积层（Convolutional layer）、池化层（Pooling layer）和全连接层（Fully-connected layer）三类，每一类都有不同的功能，比如卷积层的功能主要是对输入数据进行特征提取，池化层对卷积层特征提取后输出的特征图进行特征选择和信息过滤，而全连接层类似于ANN中的隐藏层，一般位于CNN隐藏层的最末端，并且只向全连接层传递信号。CNN结构如下图3所示。 需要注意的是，深度学习不是万能的。使用DL的前提是必须具有足够大和质量好的训练数据集，而且根据GS在动植物方面的研究表明，一些DL算法和传统的基因组预测方法相比，并没有明显的优势。不过有一致的证据表明， DL算法能更有效地捕获非线性模式。因此，DL能够根据不同来源的数据通过集成GS传统模型来进行辅助育种。总之，面对将来海量的育种数据，DL的应用将显得越来越重要。 以上是GS中常见的预测模型，不同分类方式可能会有所区别。这里再简单介绍一下上述未提及到但比较重要的方法，其中一些是上述三类方法的拓展。 再生核希尔伯特空间（Reproducing Kernel Hilbert Space，RKHS）是一种典型的半参数方法。它使用高斯核函数来拟合以下模型： 式中α是均值为0、协方差矩阵为 K h σ α 2 的多变量正态分布； ε ~ N(0,I n σ 2 ) ； K h 是代表个体相关性的核函数，等式中 d ij 是个体i和j根据基因型计算的欧氏距离的平方，平滑参数h定义为 d ij 均值的一半。 RKHS模型可采用贝叶斯框架的Gibbs抽样器，或者混合线性模型来求解。 GBLUP仍然是动植物育种中广泛应用的方法，它假定所有标记都具有相同的效应。但在实际情况中，任何与目标性状无关的标记用来估计亲缘关系矩阵都会稀释QTL的作用。很多研究对其进行改进，主要有几种思路： 沿用以上的思路，sBLUP(Settlement of Kinship Under Progressively Exclusive Relationship BLUP, SUPER BLUP)方法将TABLUP进一步细化为少数基因控制的性状，这样基因型关系矩阵的构建仅仅使用了与性状关联的标记。 如果要在亲缘关系矩阵中考虑群体结构带来的影响，可根据个体遗传关系的相似性将其分组，然后将压缩后的组别当做协变量，替换掉原来的个体，而组内个体的亲缘关系都是一样的。因此在构建基因组关系矩阵时，可用组别的遗传效应值来代替个体的值，用个体对应的组来进行预测，这就是cBLUP（Compressed BLUP）。 以上思路都提到了将已验证和新发现的位点整合到模型中，这些位点从何而来？最常见来源自然是全基因组关联分析（Genome Wide Association Study, GWAS）。GS和GWAS有着天然的联系，将GWAS的显著关联位点考虑进GS中，直接的好处是能维持多世代的预测能力，间接的好处是能增加已验证突变的数量。 下图比较了GWAS辅助基因组预测的各类方法比较。a表示分子标记辅助选择方法（MAS），只利用了少数几个主效位点；b表示经典GS方法，利用了全部标记，且标记效应相同；c对标记按权重分配；d将显著关联标记视为固定效应；e将显著关联标记视为另一个随机效应（有其自身的kernel derived）；f将染色体划分为片段，每个片段构建的G矩阵分配为不同的随机效应。 GWAS辅助基因组预测的结果会比较复杂，单纯地考虑将关联信号纳入模型不一定都能提高准确性，具体表现应该和性状的遗传构建有关。 GS对遗传效应的估计有两种不同的策略。一是关注估计育种值，将加性效应从父母传递给子代。而非加性效应（如显性和上位性效应）与特定基因型相关，不能直接遗传。当估计方差组分时，非加性效应通常和随机的环境效应一起被当成噪音处理。另一种策略同时关注加性和非加性效应，通常用于杂种优势的探索。杂交优势一般认为是显性和上位性效应的结果，因此，如果非加性效应很明显，而你恰好将它们忽略了，遗传估计将会产生偏差。 杂种优势利用是植物育种，尤其是水稻、玉米等主粮作物的重要研究课题。将非加性遗传效应考虑进GS模型进行杂交种预测，也是当前基因组预测在作物育种中研究的热点之一。 当然，杂种优势效应的组成也是随性状而变化的，不同性状的基因组预测需要与鉴定杂优QTL位点结合起来。由于一般配合力GCA（加性效应的反映）和特殊配合力SCA（非加性效应的反映）可能来自不同遗传效应，所以预测杂交种F 1 应该分别考虑GCA和SCA。GCA模型可以基于GBLUP，重点在基因型亲缘关系矩阵构建。SCA模型有两种方法：一是将杂优SNP位点的Panel作为固定效应整合进GBLUP模型中；二是使用非线性模型，如贝叶斯和机器学习方法。据报道，对于加性模型的中低遗传力性状，机器学习和一般统计模型比较一致。但在非加性模型中，机器学习方法表现更优。 传统的GS模型往往只针对单个环境中的单个表型性状，忽略了实际情况中多性状间或多环境间的相互关系。一些研究通过对多个性状或多个环境同时进行建模，也能提高基因组预测的准确性。以多性状（Multi-trait，MT）模型为例，多变量模型（Multivariate model，MV）可用如下公式表示： 式中 y = [y 1 T ,y 2 T ,…,y s T ] T ; b = [b 1 T ,b 2 T ,…,b s T ] T ; a = [a 1 T ,a 2 T ,…,a s T ] T ; ε = [ε 1 T ,ε 2 T ,…,ε s T ] T ，s表示s个性状。非遗传效应b作为固定效应，加性效应a和残差ε作为随机效应，并服从多变量正态分布： a ~ N(0,G a0 u2a02 Gσ a 2 ) ，ε ~ N(0,R ε u2a02 I m σ ε 2 ) ，其中G为G矩阵，u2a02为克罗内克矩阵乘积，m为表型观测值数，I m 为m×m单位矩阵，X和Z a 分别为固定效应和随机加性效应关联矩阵。G a0 和R ε 的加性效应协方差矩阵可表示为： 式中σ ai 2 和 σ εi 2 分别是第i个性状的加性和残余方差。ρ aij 和ρ ij 分别是第i与j性状相关性的加性和残余方差。 多性状选择一般用于性状间共有某种程度的遗传构建，即在遗传上是相关的。尤其适用于对低遗传力性状（伴随高遗传力性状相关）或者难以测量的性状。 农作物的环境条件不如动物容易控制，而且大部分性状都是数量性状，很容易受到环境影响。多环境（Multi-environment，ME）试验发挥了重要作用，基因型与环境互作（Genotype by E nvironment，G × E）效应也是当前基因组选择关注的焦点。 除了GBLUP，多变量模型也可基于贝叶斯框架的线性回归，或者基于非线性的机器学习方法。 我们知道，基因经过转录翻译以及一系列调控后才能最终体现在表型特征上，它只能在一定程度上反映表型事件发生的潜力。随着多组学技术的发展，整合多组学数据用于基因组预测也是目前GS研究的一个重要方向。 在植物育种中，除基因组外，转录组学和代谢组学是当前GS研究相对较多的两个组学。转录组将基因表达量与性状进行关联预测，代谢组则将调控表型的小分子含量与性状进行关联预测，对于某些特定的性状而言，可能会提高预测能力。最好的方法是将各个组学的数据共同整合进模型，但这样会大大增加模型的复杂度。 表型测定的准确性直接影响模型的构建。对于一些复杂性状，单凭肉眼观察记录显然已不可取，而且表型调查费时费力，成本很高。因此，高通量表型组也是GS发展的重要方向。表型的范畴非常之广，当个体性状不可简单测量时，我们也可采用多组学数据，如蛋白组、代谢组等数据来替代。 考虑到成本效益问题，多组学技术在动植物育种中仍处于研究阶段，但代表了未来的应用方向。

牛津大学和伦敦玛丽女王大学科学家进行新研究解决了猪悖论。考古证据表明，猪在近东被驯化，因此，现代猪应该类似于近东野猪。但奇怪的是，现代欧洲家猪的遗传特征与欧洲野猪相似。 发表在《 美国国家科学院院刊》上的研究报告揭示了 这种情况是如何发生的。牛津大学考古学院的研究人员与100多名合作者合作，对来自2000多头古代猪的DNA特征进行了测序，其中包括过去1万年间在近东和欧洲收集的63只考古猪的基因组。 研究结果显示，与8000年前农民一起抵达欧洲的第一批猪具有明显的近东遗传系统。然而，在接下来的3000年中，欧洲古老的家猪与欧洲野猪杂交，程度很深，以至于它们几乎丧失了所有的近东血统。一些低水平的近东血统可能仍然存在于现代欧洲家猪的基因组中，这可能解释了它们特有的黑色和黑色和白色斑点毛色。在地中海岛屿上的猪群中也维持较高水平的近东血统，这可能是因为这些群体与欧洲野猪的基因流量相对于大陆猪的相对较少。牛津古生物构造与生物考古研究网络主任，该研究的高级作者格雷格·拉尔森（Greger Larson）教授说：“在如此大的空间和时间内获取古代基因组使我们能够看到漫长时间内取代家猪的整个基因组。这表明欧洲几千年来的猪的活动范围很广，尽管现代欧洲猪只保留了一些颜色的选择，但家猪经常与野猪相互作用，以至于它们失去了野猪的祖先特征，从中衍生出来现代欧洲猪。“伦敦玛丽女王大学研究的主要作者劳伦特·弗朗茨（Laurent Frantz）博士说：“之前的研究认为最大的变化是驯化的初始过程，但是我们的数据表明，在现代欧洲商业猪的发展过程中，2500年的驯化过程非常重要。“ 现在该团队已经将欧亚大陆西部猪的基因组 历史 时间表进行对比，下一步研究将是在现代欧洲家猪的基因组中精确鉴定保留其原始近东血统的少数基因 。这将使我们能够评估一万多年前“肥沃新月”早期农民所采用的人工选择是否会使现代猪产生任何遗传毛色。

scATAC:人类基因组的染色质可及性图谱 scATAC:人类基因组的染色质可及性图谱-1 scATAC:人类基因组的染色质可及性图谱-2 results3: An atlas of cCREs in adult human cell types 成年人类的细胞类型cCRES图谱 为了识别 111 种细胞类型中的每一种中的可接近染色质区域，我们汇总了来自每个细胞簇的所有细胞核的染色质可接近性概况，并应用了针对单细胞数据优化的峰值调用程序。然后，我们合并了这些可访问的染色质区域，以获得 890,130 个non-overlapping cCRE 的列表（图 2A）。 这些 cCRE 涵盖了 ENCODE 联盟发布的 cCRE 注册表中 58.9% 的元件，还包括 420,152 个以前未注释的元素。为了对这些 cCRE 进行基准测试(benchmark)，我们接下来比较了在当前研究中由批量 DNase-seq 分析的生物样本和由 sci-ATAC-seq 识别的细胞类型之间的染色质可及性概况。总的来说，sci-ATAC-seq 细胞类型比bulk tissue或永生化细胞系生物样品更接近原代细胞类型生物样品，并且由 sci-ATAC-seq 定义的具有较高组织丰度的流行细胞类型与bulk tissue更相似,与DNase-seq 生物样本相比，具有更多稀有细胞类型。在当前研究中描述的 111 种细胞类型中，44 种（40%）与 ENCODE 联盟描述的任何大量生物样本没有显示出统计学上显着的相关性。这些细胞类型中有许多是罕见的：它们的最大组织丰度中位数仅为 3.2%，其中 36 个（81.8%）占任何组织中所有细胞的不到 10%。总之，这些研究结果表明，我们的数据集将以前代表性不足的 cCRE 从体内人类细胞类型贡献到现有目录中，特别是来自bulk tissue中丰度低的细胞类型。 为了评估这些 cCRE 的潜在功能，我们接下来将它们与转基因报告基因验证的哺乳动物增强子目录进行比较，发现经过验证的组织特异性增强子在占很大比例的细胞类型中，并且在对应组织中鉴定出的细胞核表现出更高的染色质可及性 (图 2B)。 例如，与其他细胞类型相比，心脏中经过验证的增强子在心房心肌细胞（Z 评分：1.41）和心室心肌细胞（Z 评分：1.43）中显示出更高的平均染色质可及性（图 2B），这表明细胞类型特异性之间存在良好的相关性染色质可及性和组织特异性增强子活性。我们进一步发现，来自 49 种成人组织类型（GTEx Consortium，2020）的表达数量性状基因座 (eQTL) 在流行的细胞类型中最常见，例如内皮细胞和平滑肌细胞。此外，来自同质组织（如肝脏和甲状腺）的 eQTL 在相应的细胞类型中显示出最强的可及性，这些细胞类型包含组织中鉴定的大部分细胞核。这些结果表明， bulk tissue eQTL 最能代表与丰富细胞类型和同质组织中的基因表达相关的序列变异，并且对于同质组织中的稀有细胞类型或异质组织中的独特细胞类型可能不太具有代表性。 接下来，我们根据到最近的 TSS 的距离对每个 cCRE 进行分类，如图 2A 所示。当前目录中的大多数 (80.94%) cCRE 与带注释的 TSS 相距超过 2,000 bp。直接位于 TSS 上方或启动子区域附近的 cCRE 显示出更高水平的序列保守性和更高的染色质可及性（图 2C 和 2D）。 相比之下，基因远端 cCRE 的可访问性较低，并且相对于其可访问性显示出更大的差异（图 2D），表明存在高度可访问的启动子近端 cCRE 的共享程序以及跨细胞类型和物种的基因远端 cCRE 的可变程序。为了进一步剖析细胞类型特异性染色质特征和调控程序，我们应用基于熵的策略揭示了 435,142 个 cCRE，这些 cCRE 在一种或几种细胞类型中表现出受限的可及性（图 2E）。 接下来，我们对细胞类型受限的 cCRE 应用了 GREAT GO富集分析和基序富集分析，以揭示每种细胞类型的推定生物学过程和 TF，这在很大程度上与预期的细胞类型特异性功能相关（ [FDR] <0.01） .例如，仅限于肝细胞的 cCRE 产生了生物过程GO Term，例如类固醇代谢过程（图 2F）， 并且富含肝细胞核因子 TF 家族成员 HNF1A/B、HNF4A/G 和 ONECUT1/2 的结合位点（图 2G） 。

随着测序技术的提高和测序成本的降低，很多微生物，尤其是可培养的致病性细菌，每一个species（种）都有至少1个菌株的基因组测序完成，但是随着越来越多的菌株测序完成，通过比较基因组研究发现，同一个species内部不同strains之间基因组差异远远超出我们的想象,不仅仅有SNP，INDEL还有基因数目的差异。后来就提出了pan-genome的概念（pan-就是全，广，宽的意思），将测序的基因组进行比较后，找出他们的共同基因，以及每一个strain独特的基因，预测这个species的core genomes（shared by all strains within this species）。也有一些研究发现，同一species里不同strain之间差异的基因和HGT（水平基因转移？）有关，也就是说某个strain的独特拥有的基因是从别的species里水平转移过来的，这样就造成了species内部多样性，很多HGT转移过来的基因都和一些特殊的表型有关，比如耐药，毒力等等。通过基因比对了解物种的进化与变异；分析物种的致病基因。这主要是群体遗传学与比较基因组学的内容。NCBI提供了不同物种的基因信息，但提交是否完全？提交完全了是否可靠？显然即便提交完全也不一定精确，因为不同课题组采用的物种存在地域等多种背景差异，这也是为什么我国在人类基因组计划完成之后还要开展“炎黄计划”等测序工作的原因，现在华大基因又在进行青藏高原藏族人群高原适应关键基因的测序与研究，遗传多态在作怪罢了。所以无论有无数据提交到NCBI上，你的工作都将是有意义的，关键在于数据的比对与分析。针对人类，有“人类进行基因组计划”HGP1、HGP（人类基因组计划）对人类疾病基因研究的贡献 人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。 健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。2、HGP对医学的贡献 基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。3、HGP对生物技术的贡献（1）基因工程药物：分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体。（2）诊断和研究试剂产业：基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动：胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。4、HGP对制药工业的贡献 筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。个体化的药物治疗：药物基因组学。5、HGP对社会经济的重要影响 生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药，增高药） 6、HGP对生物进化研究的影响 生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？ 7、HGP带来的负面作用侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。

基本简介 2009年12月7日,国际著名科学期刊《自然》在其生物技术分刊《Nature Biotechnology》上发表了由深圳华大基因研究院领衔,华南理工大学主要参与的合作研究成果《构建人类泛基因组序列图谱》.该论文首次提出了“人类泛基因组”的概念,即人类群体基因序列的总和,并因此树立了新的人类基因组测序标准,为未来医学研究指明了方向,反映出中国基因组学在世界的领先地位. 研究发现该研究使用深圳华大基因研究院自主研发并具国际领先地位的第二代测序技术大基因组组装工具,对炎黄一号基因组(即首个亚洲人个人基因组)进行深度测序和拼接,发现了人类基因组中除原先公认的单核甘酸多态性、插入删除多态性和结构性变异以外,还存在着种群特异甚至个体独有的DNA序列和功能基因.例如,在该研究中发现了主要在亚洲人群内特有的基因序列. 研究领域国际人类基因计划中,基于欧洲人DNA的作为参考基因组序完成的参考基因组序列,为目前绝大多数人类基因组学研究的数据基础.多年来,大多数科学研究都认为每个个体的基因组均与该参考基因组相似,仅有替换或重排性质的变化.该研究作为全球首个通过新全基因组组装方法,对多个人类个体基因组进行拼接、对基因组序列进行补充,分析指出了人类基因组中存在“有或无”型的基因变异,从而首次提出了“人类泛基因组”的概念,即人类群体基因序列的总和. 成果这一研究树立了新的人类基因组测序标准,并指出了未来医学研究的方向,进一步证明自主构建中国人群医学基因组学图谱、推进个人基因组研究和个体化医学研究的必要性,是中国科学家在人类基因组研究领域的又一重要贡献,反映了中国基因组学在世界的领先地位. 此项研究也彰显了创新型教育体系人才培养的初步成果.论文并列第一作者罗锐邦和另一名署名作者金鑫是华南理工大学大三和大四的在读学生,同属华南理工大学—深圳华大基因研究院基因组科学创新班同学.

基本简介 2009年12月7日，国际著名科学期刊《自然》在其生物技术分刊《Nature Biotechnology》上发表了由深圳华大基因研究院领衔，华南理工大学主要参与的合作研究成果《构建人类泛基因组序列图谱》。该论文首次提出了“人类泛基因组”的概念，即人类群体基因序列的总和，并因此树立了新的人类基因组测序标准，为未来医学研究指明了方向，反映出中国基因组学在世界的领先地位。研究发现 该研究使用深圳华大基因研究院自主研发并具国际领先地位的第二代测序技术大基因组组装工具，对炎黄一号基因组(即首个亚洲人个人基因组)进行深度测序和拼接，发现了人类基因组中除原先公认的单核甘酸多态性、插入删除多态性和结构性变异以外，还存在着种群特异甚至个体独有的DNA序列和功能基因。例如，在该研究中发现了主要在亚洲人群内特有的基因序列。研究领域 国际人类基因计划中，基于欧洲人DNA的作为参考基因组序完成的参考基因组序列，为目前绝大多数人类基因组学研究的数据基础。多年来，大多数科学研究都认为每个个体的基因组均与该参考基因组相似，仅有替换或重排性质的变化。该研究作为全球首个通过新全基因组组装方法，对多个人类个体基因组进行拼接、对基因组序列进行补充，分析指出了人类基因组中存在“有或无”型的基因变异，从而首次提出了“人类泛基因组”的概念，即人类群体基因序列的总和。成果 这一研究树立了新的人类基因组测序标准，并指出了未来医学研究的方向，进一步证明自主构建中国人群医学基因组学图谱、推进个人基因组研究和个体化医学研究的必要性，是中国科学家在人类基因组研究领域的又一重要贡献，反映了中国基因组学在世界的领先地位。 此项研究也彰显了创新型教育体系人才培养的初步成果。论文并列第一作者罗锐邦和另一名署名作者金鑫是华南理工大学大三和大四的在读学生，同属华南理工大学—深圳华大基因研究院基因组科学创新班同学。

我们的常识是如果我们的染色体是46XX，那么我们就是女性，而染色体是46XY，那么我们就是男人。但是凡是都有例外。举个例子一个女孩26岁，来咨询我。原发性闭经（从未自然来过月经）。开始时，20岁去医院检查，超声看到子宫偏小，医生给她做人工周期治疗，也就是说按周期服用雌激素和孕激素治疗。吃药期间月经来潮。但自己担心激素的副作用，而且自己也没有生育要求，因此药物就用的断断续续的。现在年龄大了，有了男朋友，要结婚要生育了，月经问题就成了大问题。最近再次就诊，这一次医生给她检查了激素，雌激素非常低，而FSH却很高。她乳腺发育比较差，但也没有明显的男性的特征，比如有胡须、喉结等。医生建议抽血查染色体，结果出来她自己大吃一惊：她是个男人。染色体是46，XY。她到底是男人还是女人？一人的性别我们可以从几个层面进行定义：染色体、基因、激素、性腺、内外生殖器官、社会和心理性别。她的社会性别、心理性别以及生殖器官的性别显然是女性，而染色体、基因性别是男性。性腺性别待定，激素性别无。这是什么疾病呢？含有Y染 色体的精子和卵子结合本应该发育成一个男孩。在胚胎早期，人的性腺是原始的，可以向卵巢和睾丸两个方向发展，而有两套内生殖器官的基础，在一定条件下会分 别发育成女性的子宫输卵管和男性的输精管等男性内生殖器。Y染色体上的基因有一个睾丸决定因子，这个决定因子的存在，决定了原始性腺发育成了睾丸。而睾丸 会分泌苗勒氏管抑制因子和雄激素。 苗勒氏管抑制因子抑制了女性的内生殖器官的发育，因此内生殖器官发育成男性，雄激素决定了外阴是男性型。如果性腺是卵巢或者睾丸发育不良，那么女性的内外 生殖器官则发育为女性。46XY染色体但最终为什么会成为女性的生殖器官呢？我给大家介绍两个疾病。雄激素不敏感综合征睾丸功能正常，能够分泌雄激素和苗勒氏管抑制因子。但是由于X染 色体上一个基因缺陷，导致外阴组织对雄激素不敏感，雄激素无用武之地，因此外阴会发育成女性。但睾丸分泌的苗勒氏管抑制因子 是内生殖器官不能发育成女性的子宫、输卵管。完全性雄激素不敏感时，外阴完全成女性状态。当新生儿出生时，外阴是女性型，因此医生及家长都会判断成女性， 这就是社会性别。当成女性抚养，当然成人后心理也是女性的。不完全的雄激素不敏感，那么表现非常多样，可能表现男性化不足的表现，可能外阴会模糊或者外阴是男性型的、但成人后可能无精子。虽然睾丸分泌的是雄激素，但雄激素是可以转化为雌激素的，而且这种患者对雌激素特别的敏感，因此乳腺会发育。雄激素不敏感综合征患者的性腺是睾丸，大多数在腹腔内，有时候在腹股沟内，少部分在大阴唇内。46XY性腺发育不全，也叫睾丸女性化综合征。这种病是在胚胎早期，睾丸停止发育，不能正常分泌雄激素和苗勒氏管抑制因子，因此导致外阴发育成女性，内生殖器官也会发育成女性的子宫和输卵管。这种发育不全的性腺，没有激素分泌。青春期后无乳腺的发育、也不会来月经。表现的是原发性的闭经。但由于有子宫阴道，因此进行激素替代治疗后能够正常来月经。完全性雄激素敏感综合征和46XY性腺发育不全，有相同之处：都是46，XY，都是女性的外阴，都会被当成女孩抚养，性腺都是睾丸。也有不同之处：完全性雄激素不敏感综合征，没有子宫宫颈，但有阴道，阴道上端是盲端。睾丸能分泌雄激素，而雄激素可以转换为雌激素，因此乳腺能够发育。外貌特征更女性化。而46XY性腺发育不全者，有子宫宫颈和阴道相通，内外生殖器官皆为女性生殖器官。但性腺不分泌激素，因此没有性征发育。乳腺不发育，子宫也呈现幼稚型。但是经过激素周期治疗，乳腺可以发育，也可以来月经。前面讲的这个女孩是个46XY性腺发育不全的患者。她有子宫、宫颈和阴道。但乳腺不发育。她做核磁未看见睾丸。患者是远程咨询的。我建议她做腹腔镜找到发育不全的性腺并切除，以防后患。这种染色体异常的女性闭经患者怎么治疗？治疗：1.确定社会性别。这两种疾病性别比较好确定，因为外生殖女性型，幼年开始按照女性进行抚养，社会性别、心理性别可能已经形成为女性。而其它类型的生殖器官的畸形，需要尽早在幼年时根据手术的难易程度确定性别，以便在未来的社会生活中按照确定的性别进行抚养。2.切除睾丸。睾丸在腹腔内或者腹股沟内，容易恶变。尤其成年后恶变率较高，因此成年后切除。3.没有子宫的需要用雌激素维持女性的性征。有子宫的需要用雌激素+孕激素人工周期，既要维持女性特征，也要保护子宫内膜。经过激素替代治疗后，子宫能够完成生育。4.但由于没有卵巢，因此不能有自己生物学意义上的后代，只能通过赠卵怀孕。怎么诊断：当发生原发性闭经后，要做基础的检查。首先超声检查，明确内生殖器是否有缺陷。其次进行激素的测定。如果FSH、LH增高，那么提示存在性腺功能异常。性腺功能异常者进一步检查染色体。外生殖器官畸形的疾病有很多，也非常的复杂，还有其它的染色体异常，比如45X，47XXY,47XYY等都会导致生殖器官的畸形。也有一些家庭，在孕期由于希望转胎，女孩变男孩，因此服用大量的雌激素，结果导致外生殖器官的男性化。闭经的原因这么复杂，其诊断交给医生吧。你看，女人也可以有Y染色体，换句话说，仅有Y染色体还不足以让你成为男子汉。

大肠杆菌的乳糖操纵子含Z、Y及A三个结构基因，分别编码β-半乳糖苷酶、透酶、乙酰基转移酶，此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及一个调节基因Ⅰ。Ⅰ基因编码一种阻遏蛋白，后者与O序列结合，使操纵子受阻遏而处于转录失活状态。在启动序列P上游还有一个分解（代谢）物基因激活蛋白CAP结合位点，由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成LAC操纵子的调控区，三个酶的编码基因即由同一调控区调节，实现基因产物的协调表达。

最近我做了荧光定量PCR，每次做的时候溶解曲线效果就很差，不是单一的峰，说明是有非特异性的扩增，但是在普通PCR仪上做的PCR时，只显示了一条带，很清晰，是怎么回事啊?荧光定量的灵敏度太大了么?还有斑马鱼的内参基因怎么选取?做的是相对定量。 答：你说对了，荧光定量的灵敏度太大了。你要明白件事情，EB染色的情况下，在电泳上要形成一个条带的前提是存在5ng的DNA,也就是，如果你的非特异性扩增产物低于5ng的话，你在电泳上是观察不到的，但是SYBR Green染色的情况下，定量PCR可以检测到。 你具体PCR的条件我不是很清楚，但是你可以考虑通过以下几个方面来优化，一个是延长解链时间，保证DNA的充分解链，延长扩增时间，保证扩增的完整性，提高退火温度，减少引物和模板的非特异性结合。此外，你的RNA在反转录前用DNase处理，减少基因组的污染，也有助于提高扩增的特异性。 你如果检测相对表达，最理想的状态，干脆用特异性引物来反转录，事实上，虽然很多人做相对定量都习惯于用随机引物或者是ologo dT来反转录，但是从结果上讲，使用特异引物做反转录最后拿到的结果要更可靠，也更具有特异性。只是反转录的试剂消耗要加倍的，同一个样品你必须单独反转录内参基因和目的基因。如果你要检测其他目的基因，相应消耗更多。 至于内参基因，一般动物细胞的那几个内参基因，Acin，Tubulin, RPL32之类的，最好你能预先检测一下，挑一个最稳定的出来。不要随便用，没有全部通用的内参基因的。 ……………… 详细资料请参考：on http://www.bio1000.com/zt/dna/225150.html

单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms,SNPs）,即指由于单个核苷酸碱基的改变而导致的核酸序列的多态性,一般认为SNP与点突变的区别在于SNP出现频率高于1%.人类基因组中总共有300万个SNP,平均每1000个碱基中就有一个SNP.SNP的分布不均匀,非转录区要多于转录区,大多数位于蛋白的非编码区.SNP是人类基因组中密度最大的遗传标记,发生频率较高,被认为是继微卫星之后的新一代遗传学标记.在医学遗传学、药物遗传学、疾病遗传学、疾病诊断学、以及人类进化等研究领域都有着很高的研究价值和应用前景.

人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人体4万个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。 2001年2月12日，美国Celera公司与人类基因组计划分别在《科学》和《自然》杂志上公布了人类基因组精细图谱及其初步分析结果。其中，政府资助的人类基因组计划采取基因图策略，而Celera公司采取了“鸟枪策略”。至此，两个不同的组织使用不同的方法都实现了他们共同的目标：完成对整个人类基因组的测序的工作完成测序不等于明确都有什么基因，这需要很长时间研究的。有一本书，很厚很大，可以去找找

人类基因组研究的一个关键应用是通过位置克隆寻找未知生物化学功能的疾病基因。这个方法包括通过患病家族连锁分析来绘制包含这些基因的染色体区域图，然后检查该区域来寻找基因。位置克隆是很有用的，但是也是非常乏味的。当在1980s早期该方法第一次提出时，希望实现位置克隆的研究者们不得不产生遗传标记来跟踪遗传，进行染色体行走得到覆盖该区域的基因组DNA，通过直接测序或间接基因识别方法分析大约1Mb大小的区域。最早的两个障碍在1990s中期在人类基因组项目的支持下随着人类染色体的遗传和物理图谱的发展而清除。然而，剩余的障碍仍然是艰难的。所有这些将随着人类基因组序列草图的实用性而改变。在公共数据库中的人类基因组序列使得候选基因的计算机快速识别成为可能，随之进行相关候选基因的突变检测，需要在基因结构信息的帮助。对于孟德尔遗传疾病，一个基因的搜索在一个适当大小的研究小组经常在几个月实现。至少30个疾病基因直接依赖公共提供的基因组序列已经定位克隆到。因为大多数人类序列只是在过去的12个月内得到，可能许多类似的发现还没有出版。另外，有许多案例中，基因组序列发挥着支持作用，例如提供候选微卫星标识用于很好的遗传连锁分析。（2001年中国上海和北京科学家发现遗传性乳光牙本质Ⅱ型基因）基因组序列对于揭示导致许多普通的染色体删除综合症的机制同样有帮助。在几个实例中，再发生的删除被发现，由同源体重组合在大的几乎同一的染色体内复制的不等交叉产生。例子包括在第22条染色体上的DiGeorge/ velocardiofacial综合症区和在第7条染色体上的Williams-Beuren综合症的重复删除。基因组序列的可用性同样允许疾病基因的旁系同源性的快速识别，对于两个理由是有价值的。首先，旁系同源基因的突变可以引起相关遗传疾病。通过基因组序列使用发现的一个很好的例子是色盲（完全色盲）。CNGA3基因，编码视锥体光感受器环GMP门控通道的a亚单位，显示在一些色盲家系中存在突变体。基因组序列的计算机检索揭示了旁系同源基因编码相应的b亚单位，CNGB3（在EST数据库中没有出现）。CNGB3基因被快速认定为是其他家系的色盲的原因。另一个例子是由早衰1和早衰2基因提供的，它们的突变可能导致Alzheimer疾病的的早期发生。第二个理由是旁系同源体可以提供治疗敢于的机会，例子是在镰刀状细胞疾病或β地中海贫血的个体中试图再次激活胚胎表达的血红蛋白基因，它是由于β-球蛋白基因突变引起的。我们在在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）和SwissProt 或TrEMBL蛋白质数据库中进行了971个已知的人类疾病基因的旁系同源体的系统检索。我们识别了286个潜在的旁系同源体（要求是至少50个氨基酸的匹配，在相同的染色体上一致性大于70%但小于90%，在不同的染色体上小于95%）。尽管这种分析也许识别一些假基因，89%的匹配显示在新靶序列一个外显子以上的同源性，意味着许多是有功能的。这种分析显示了在计算机中快速识别疾病基因的潜能。 在过去的世纪里，制药产业很大程度上依赖于有限的药物靶来开发新的治疗手段。最近的纲要列举了483个药物靶被看作是解决了市场上的所有药物。知道了人类的全部基因和蛋白质将极大的扩展合适药物靶的寻找。虽然，仅仅人类的小部分基因可以作为药物靶，可以预测这个数目将在几千之上，这个前景将导致基因组研究在药物研究和开发中的大规模开展。一些例子可以说明这一点：⑴神经递质(5-HT）通过化学门控通道介导快速兴奋响应。以前识别的5-HT3A受体基因产生功能受体，但是比在活体内有小得多的电导。交叉杂交实验和EST分析在揭示已知受体的其他同源体上都失败了。然而，通过对人类基因组序列草图的低要求检索，一个推定的同源体被识别，在一个PAC克隆中第11号染色体长臂上。同源体显示在纹状体、尾状核、海马中表达，全长cDNA随后得到。这个编码胺受体地基因，被命名为5-HT3B。当与5-HT3A组合成异二聚体中，它显示负责大电导神经胺通道。假定胺途径在精神疾病和精神分裂症的中心作用，一个主要的新的治疗靶的发现是相当有兴趣的。⑵半胱氨酰基白三烯的收缩和炎症作用，先前认为是过敏反应的慢反映物质（SRS-A），通过特定的受体介导。第二个类似的受体，CysLT2，使用老鼠EST和人类基因组序列的重组得到识别。这导致了与先前识别的唯一的其它受体有38%氨基酸一致性的基因的克隆。这个新的受体，显示高的亲和力和几个白三烯的结合，映射在与过敏性哮喘有关的第13号染色体区域上。这个基因在气道平滑肌和心脏中表达。作为白三烯途径中抗哮喘药物开发中一个重要的靶，新受体的发现有明显的重要的作用。⑶ Alzheimer疾病在老年斑中有丰富的β-淀粉样物沉积。β-淀粉样物由前体蛋白（APP）蛋白水解生成。有一个酶是β位 APP裂开酶，是跨膜天冬氨酸蛋白酶。公共的人类基因组草图序列计算机搜索最近识别了BACE的一个新的同源序列，编码一个蛋白，命名为BACE2，它与BACE有52%的氨基酸序列一致性。包含两个激活蛋白酶位点和象APP一样，映射到第21条染色体的必须Down综合症区域。它提出了问题，BACE2和APP过多的拷贝是否有功于加速Down综合症病人的脑部β-淀粉样物沉积。给出了这些例子，我们在基因组序列中进行系统的识别传统药靶蛋白质的旁系同源体。使用的靶列表在SwissPrott数据库中识别了603个入口，有唯一的访问码。 一个例子是：解决了困扰研究者几十年的一个神秘课题：苦味的分子学基础。人类和其他动物对于某一种苦味有不同的响应（响应的多态性）。最近，研究者将这个特征映射到人类和老鼠中，然后检索了G蛋白偶合受体的人类基因组序列草图上的相关区域。这些研究很快导致了该类蛋白的新家族的发现，证明了它们几乎都在味蕾表达，实验证实了在培养细胞中的受体响应特定的苦基质。人体基因组图谱是全人类的财产，这一研究成果理应为全人类所分享、造福全人类，这是参与人类基因组工程计划的各国科学家的共识。值得关注的是，目前在人类基因组研究领域，出现了一些私营公司争相为其成果申请专利的现象。美国塞莱拉基因公司曾表示，想把一部分研究成果申请专利，有偿提供给制药公司。找到了一批主宰人体疾病的重要基因如：肥胖基因、支气管哮喘基因。这类基因的新发现每年都有新报道。这些基因的发现，增进了人们对许多重要疾病机理的理解，并且推动整个医学思想更快的从重治疗转向重预防。例如：湖南医科大学夏家辉教授组于1998.5.28发表克隆了人类神经性高频性耳聋的致病基因（GJB3），这是第一次在中国克隆的基因。在人类基因组计划的推动下，涌现了几门崭新的学科。如：基因组学(genomics）和生物信息学(bioinformatics)生物技术的产业化。一批世界级的大公司纷纷把它们的重心转向生命科学研究和生物技术产品。这种趋势或潮流也不能不说和人类基因组计划密切相关。

韩国首尔国立大学和韩国基因测序公司Macrogen近日合作发表研究，完成了目前最连续的韩国人基因图谱绘制。Jeong-Sun Seo教授的团队综合运用PacBio单分子测序技术、Bionano单分子光学图谱等方法，填补了大量传统测序中存在的基因序列缺口，成功绘制迄今最连续的人类基因组图谱。为什么我们有不同的肤色，不同的瞳孔？为什么有些人容易生病，有些人却一直健壮？为什么人与人之间会出现个体差异？又是什么决定了我们的生老病死？追本溯源，这些生命的奥秘都蕴藏在人类基因组这本天书当中。正如同著名的诺贝尔生理学与医学奖获得者杜伯克所说：“人类的DNA序列是人类的真谛，这个世界上发生的一切事情都与这一序列息息相关，包括癌症在内的人类疾病的发生都与基因直接或间接有关…”人类基因组计划是继曼哈顿原子计划，阿波罗登月计划之后的第三大科学计划，被誉为“达尔文以后意义最为重大的生物学发现”。它标志着人类探索生命奥秘的进程和生物技术的发展进入一个崭新的时期。如果将人类的基因组计划图谱比喻世界地图，那么一条染色体就相当于一个国家。以中国为例，其中的一个基因就相当于天安门广场或故宫。要弄清30亿个核苷酸的排列顺序，就相当于把地球上每个人的身份都弄清楚。“人类基因组计划”它揭示了生命的奥秘，使人类在分子水平上第一次全面地认识自我。在人类基因组30亿个核苷酸中包含着人类大约3万多个基因，构成了一套DNA语言写成的巨著。这套巨著就好像由l000本厚约1000页，每一页上翻来覆去地写着A、T、C、G的大书构成。要读懂这样一部巨著是一件非常艰难的事情。这是由30亿个碱基组成的生命天书。如果以字母A、T、G、C代表每一个碱基，人类基因组的30多亿个字母将写满l000本厚约1000页的大书。如果每个碱基长1厘米，这些字母总长将达到30000公里，相当于北京到纽约的来回距离。如果“解读”这30亿巨量信息，即使一个严格训练的技术人员，每天也只能测序1万个碱基对。完成所有工作，需要10位技术人员连续工作80年。实施该计划当时预计要用15年时间，花费30亿美元。

我所知道的，原核生物大肠杆菌，真核生物有线虫、人、果蝇、酿酒酵母、斑马鱼、大鼠、小鼠等，植物中有拟南芥、水稻、杨树（第一个木本植物）、葡萄。 已完成的非人类灵长类基因定序，包括：白颊长臂猿、黑猩猩、恒河猴、猩猩、狨猴以及大猩猩等http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=36903蜜蜂http://jjwwo.com/html/Nature/2006/1029/6929.html下面是网上找的http://www.hzau.net/read.php?tid-7802-fpage-30.htm人 2003年4月14日，美国国际人类基因组研究项目负责人弗朗西斯*柯林斯博士在华盛顿宣布，美、英、法、德、日和中国科学家经过13年的努力共同绘制完成了人类基因组序列图，人类基因组计划所以目标全部实现。 始于1990年的国家人类基因组计划，被誉为生命科学的“阿波罗登月”，原计划于2005年完成。此前。人类基因组“工程框架图”已于2000年6月完成，科学家发现人类基因数目约为3.4~3.5万个，仅比果蝇多2万个，远小于原先10万个基因的估计。 虽然人类基因组计划已经完成，但科学家的工作还没停止，国际“人类基因组单体型图计划”已经启动，以寻找不同人群之间的基因差异，绘制出一张更为全面的人类基因组遗传整合图。中国在新计划中承担10%的任务，为全人类的事业做出更大的贡献。狗 2004年7月美国国家人类基因研究所宣布，他们已绘制成功首张狗基因测序草图。根据绘制的狗基因草图，狗基因数量与人和其他哺乳动物的大体一致，含有大约25亿对DNA碱基对。被测序的狗是一只名叫“拳击手”的狗，它被认为是基因便宜最少的犬类动物，也最可能提供可靠的的基因参照信息。有关草图基因资料目前已纳入公开基因资料库，供全球生物医学科研人员免费使用。有关狗基因测序的项目是美国国家人类基因研究所大型测序研究网络计划的一部分，测序工作从2003年6月开始，得到了3000万美元的经费支持。线虫 1998年12月，美国科学家宣布，他们破译了秀丽线虫 全基因组密码，这是人类第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。秀丽线虫共有6条染色体，基因组全长1亿碱基对，迄今为止，科学家们已经在线虫的基因组上发现和预测了20443个基因，其中包括1270个非蛋白编码基因。而在编码蛋白的结构基因中，有52%已经证明与假体腔动物以外的其他物种有着极其重要的相似性。鸡 全身嫩黄，翘目四盼两瓣蛋壳，一只毛茸茸的小鸡好奇的盯着这个世界——2004年12月9日出版的《自然》杂志以色彩鲜明的封面文章形式，发表了多国科学家关于鸡基因组研究的三篇主题论文，中国科学家以其优异工作尤为引人注目。红原鸡基因组测序计划启动于2002年，中国科学家在2003年提出了同步进行家鸡基因组研究的设想并得到了国家同行的一致支持。 鸡是发育生物学、肿瘤生物学、免疫学、病毒学等重要学科的主要模式生物之一。利用经济、快速、高效的测序方法——“鸟枪法”，我国科学家不仅和国际同行共同绘制出以红原鸡为对象的鸡基因框架图谱，而且领衔绘制出了乌鸡、肉鸡、蛋鸡与红原鸡等四种不同鸡种之间的遗传差异图谱。研究结果表明，鸡有38对常染色体和1对（Z、W）性染色体，共包含12亿碱基对。家鸡与红原鸡之间存在280多万个单核苷酸碱基变异位点，其中90%能够得到实验验证，70%为可用作遗传标志的常见变异位点。这些变异位点大部分产生于1万年前野鸡被人类驯化之时。果蝇 果蝇基因组序列草图最初是由Celera公司和伯克利果蝇基因组研究中心共同完成的，发表于2000年3月24号的《科学》杂志上。2002年伯克利果蝇基因组研究中心又对序列草图进行了增改和修订，并由Flybase联盟对新序列进行重新注释。 现以知在果蝇6条染色体臂上共有14015个基因，编码18735条蛋白质。作为生物学研究的模式生物，果蝇已经在实验室被人研究了80年，许多决定细胞结构和身体形状的基因以及它们如何工作的方式已经被确定。鉴于这类基因在高等真核生物之间都具有极强的的保守性，对果蝇的研究将有助于更好地认识人类自身。水稻 2002年12月18日，国际水稻基因组测序计划工作组在东京宣布，国际水稻基因组测序已圆满完成，共同测定碱基对3.66亿个，精确度达到99.99%，并预测遗传基因62435个。这次国际水稻测序计划始于1998年，由中国、日本、美国等10多个国家和地区参加，测序对象为日本粳米，是继人类基因组计划后的又一重大国际合作基因组研究项目，中国承担了10%的任务。另外，中国科学家在参加这一项目的同时，还独立完成了中国水稻“仙稻”基因组的测序工作。 水稻是一种重要的农作物，世界半数以上的人口以大米为主食。水稻基因组测序成果对于培养高产、优质、抗病虫害水稻新品种打下了良好的基础。同时，还有助于了解小麦、玉米等其他重要粮食作物基因组的相关信息，对整个农作物研究是一个有力的推动。

人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。按照这个计划的设想，在2005年，要把人体内约20，000--25，000个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。换句话说，就是要揭开组成人20，000--25，000个基因的30亿个碱基对的秘密。人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划。被誉为生命科学的"登月计划"。人类基因组计划(英语:Human Genome Project, HGP)是一项规模宏大，跨国跨学科的科学探索工程。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的。基因组计划是人类为了探索自身的奥秘所迈出的重要一步，是继曼哈顿计划和阿波罗登月计划之后，人类科学史上的又一个伟大工程。截止到2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成。其中，2001年人类基因组工作草图的发表(由公共基金资助的国际人类基因组计划和私人企业塞雷拉基因组公司各自独立完成，并分别公开发表)被认为是人类基因组计划成功的里程碑。基因图谱的意义在于它能有效地反应在正常或受控条件中表达的全基因的时空图。通过这张图可以了解某一基因在不同时间不同组织、不同水平的表达；也可以了解一种组织中不同时间、不同基因中不同水平的表达，还可以了解某一特定时间、不同组织中的不同基因不同水平的表达。人类基因组是一个国际合作项目：表征人类基因组，选择的模式生物的DNA测序和作图，发展基因组研究的新技术，完善人类基因组研究涉及的伦理、法律和社会问题，培训能利用HGP发展起来的这些技术和资源进行生物学研究的科学家，促进人类健康。折叠编辑本段其他资料折叠对人类疾病基因研究的贡献人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病，采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的全新思路，导致了亨廷顿氏舞蹈症、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现，为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病（老年性痴呆、精神分裂症）、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点。健康相关研究是HGP的重要组成部分，1997年相继提出：“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。折叠对医学的贡献基因诊断、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别、风险人群生活方式、环境因子的干预。折叠对生物技术的贡献基因工程药物分泌蛋白（多肽激素，生长因子，趋化因子，凝血和抗凝血因子等）及其受体。⑵诊断和研究试剂产业基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片、疾病和筛药模型。对细胞、胚胎、组织工程的推动胚胎和成年期干细胞、克隆技术、器官再造。折叠对制药工业的贡献筛选药物的靶点：与组合化学和天然化合物分离技术结合，建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计：基因蛋白产物的高级结构分析、预测、模拟—药物作用“口袋”。个体化的药物治疗：药物基因组学。折叠对社会经济的重要影响生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱；发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物（如减肥药，增高药）折叠对生物进化研究的影响生物的进化史，都刻写在各基因组的“天书”上；草履虫是人的亲戚——13亿年；人是由300～400万年前的一种猴子进化来的；人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿；人类的“夏娃”来自于非洲，距今20万年——第二次“走出非洲”？折叠带来的负面作用侏罗纪公园不只是科幻故事；种族选择性灭绝性生物武器；基因专利战；基因资源的掠夺战；基因与个人隐私。折叠编辑本段应用实例折叠疾病基因人类基因组研究的一个关键应用是通过位置克隆寻找未知生物化学功能的疾病基因。这个方法包括通过患病家族连锁分析来绘制包含这些基因的染色体区域图，然后检查该区域来寻找基因。位置克隆是很有用的，但是也是非常乏味的。当在1980s早期该方法第一次提出时，希望实现位置克隆的研究者们不得不产生遗传标记来跟踪遗传，进行染色体行走得到覆盖该区域的基因组DNA，通过直接测序或间接基因识别方法分析大约1Mb大小的区域。最早的两个障碍在1990s中期在人类基因组项目的支持下随着人类染色体的遗传和物理图谱的发展而清除。然而，剩余的障碍仍然是艰难的。所有这些将随着人类基因组序列草图的实用性而改变。在公共数据库中的人类基因组序列使得候选基因的计算机快速识别成为可能，随之进行相关候选基因的突变检测，需要在基因结构信息的帮助。现在，对于孟德尔遗传疾病，一个基因的搜索在一个适当大小的研究小组经常在几个月实现。至少30个疾病基因直接依赖公共提供的基因组序列已经定位克隆到。因为大多数人类序列只是在过去的12个月内得到，可能许多类似的发现还没有出版。另外，有许多案例中，基因组序列发挥着支持作用，例如提供候选微卫星标识用于很好的遗传连锁分析。（2001年中国上海和北京科学家发现遗传性乳光牙本质Ⅱ型基因）基因组序列对于揭示导致许多普通的染色体删除综合症的机制同样有帮助。在几个实例中，再发生的删除被发现，由同源体重组合在大的几乎同一的染色体内复制的不等交叉产生。例子包括在第22条染色体上的DiGeorge/ velocardiofacial综合症区和在第7条染色体上的Williams-Beuren综合症的重复删除。基因组序列的可用性同样允许疾病基因的旁系同源性的快速识别，对于两个理由是有价值的。首先，旁系同源基因的突变可以引起相关遗传疾病。通过基因组序列使用发现的一个很好的例子是色盲（完全色盲）。CNGA3基因，编码视锥体光感受器环GMP门控通道的a亚单位，显示在一些色盲家系中存在突变体。基因组序列的计算机检索揭示了旁系同源基因编码相应的b亚单位，CNGB3（在EST数据库中没有出现）。CNGB3基因被快速认定为是其他家系的色盲的原因。另一个例子是由早衰1和早衰2基因提供的，它们的突变可能导致Alzheimer疾病的的早期发生。第二个理由是旁系同源体可以提供治疗敢于的机会，例子是在镰刀状细胞疾病或β地中海贫血的个体中试图再次激活胚胎表达的血红蛋白基因，它是由于β-球蛋白基因突变引起的。我们在在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）和SwissProt 或TrEMBL蛋白质数据库中进行了971个已知的人类疾病基因的旁系同源体的系统检索。我们识别了286个潜在的旁系同源体（要求是至少50个氨基酸的匹配，在相同的染色体上一致性大于70%但小于90%，在不同的染色体上小于95%）。尽管这种分析也许识别一些假基因，89%的匹配显示在新靶序列一个外显子以上的同源性，意味着许多是有功能的。这种分析显示了在计算机中快速识别疾病基因的潜能。折叠药物靶在过去的世纪里，制药产业很大程度上依赖于有限的药物靶来开发新的治疗手段。最近的纲要列举了483个药物靶被看作是解决了市场上的所有药物。知道了人类的全部基因和蛋白质将极大的扩展合适药物靶的寻找。虽然，仅仅人类的小部分基因可以作为药物靶，可以预测这个数目将在几千之上，这个前景将导致基因组研究在药物研究和开发中的大规模开展。一些例子可以说明这一点：⑴神经递质(5-HT）通过化学门控通道介导快速兴奋响应。以前识别的5-HT3A受体基因产生功能受体，但是比在活体内有小得多的电导。交叉杂交实验和EST分析在揭示已知受体的其他同源体上都失败了。然而，最近，通过对人类基因组序列草图的低要求检索，一个推定的同源体被识别，在一个PAC克隆中第11号染色体长臂上。同源体显示在纹状体、尾状核、海马中表达，全长cDNA随后得到。这个编码胺受体地基因，被命名为5-HT3B。当与5-HT3A组合成异二聚体中，它显示负责大电导神经胺通道。假定胺途径在精神疾病和精神分裂症的中心作用，一个主要的新的治疗靶的发现是相当有兴趣的。⑵半胱氨酰基白三烯的收缩和炎症作用，先前认为是过敏反应的慢反映物质（SRS-A），通过特定的受体介导。第二个类似的受体，CysLT2，使用老鼠EST和人类基因组序列的重组得到识别。这导致了与先前识别的唯一的其它受体有38%氨基酸一致性的基因的克隆。这个新的受体，显示高的亲和力和几个白三烯的结合，映射在与过敏性哮喘有关的第13号染色体区域上。这个基因在气道平滑肌和心脏中表达。作为白三烯途径中抗哮喘药物开发中一个重要的靶，新受体的发现有明显的重要的作用。⑶ Alzheimer疾病在老年斑中有丰富的β-淀粉样物沉积。β-淀粉样物由前体蛋白（APP）蛋白水解生成。有一个酶是β位 APP裂开酶，是跨膜天冬氨酸蛋白酶。公共的人类基因组草图序列计算机搜索最近识别了BACE的一个新的同源序列，编码一个蛋白，命名为BACE2，它与BACE有52%的氨基酸序列一致性。包含两个激活蛋白酶位点和象APP一样，映射到第21条染色体的必须Down综合症区域。它提出了问题，BACE2和APP过多的拷贝是否有功于加速Down综合症病人的脑部β-淀粉样物沉积。给出了这些例子，我们在基因组序列中进行系统的识别传统药靶蛋白质的旁系同源体。使用的靶列表在SwissPrott数据库中识别了603个入口，有唯一的访问码。基础生物学一个例子是：解决了困扰研究者几十年的一个神秘课题：苦味的分子学基础。人类和其他动物对于某一种苦味有不同的响应（响应的多态性）。最近，研究者将这个特征映射到人类和老鼠中，然后检索了G蛋白偶合受体的人类基因组序列草图上的相关区域。这些研究很快导致了该类蛋白的新家族的发现，证明了它们几乎都在味蕾表达，实验证实了在培养细胞中的受体响应特定的苦基质。人体基因组图谱是全人类的财产，这一研究成果理应为全人类所分享、造福全人类，这是参与人类基因组工程计划的各国科学家的共识。值得关注的是，目前在人类基因组研究领域，出现了一些私营公司争相为其成果申请专利的现象。美国塞莱拉基因公司曾表示，想把一部分研究成果申请专利，有偿提供给制药公司。找到了一批主宰人体疾病的重要基因如：肥胖基因、支气管哮喘基因。这类基因的新发现每年都有新报道。这些基因的发现，增进了人们对许多重要疾病机理的理解，并且推动整个医学思想更快的从重治疗转向重预防。例如：湖南医科大学夏家辉教授组于1998.5.28发表克隆了人类神经性高频性耳聋的致病基因（GJB3），这是第一次在中国克隆的基因。在人类基因组计划的推动下，涌现了几门崭新的学科。如：基因组学(genomics）和生物信息学(bioinformatics)生物技术的产业化。一批世界级的大公司纷纷把它们的重心转向生命科学研究和生物技术产品。这种趋势或潮流也不能不说和人类基因组计划密切相关。进展与未来2000年6月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国的6国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个Gap小于150kb。完成图将于2003年完成，比预计提前2年。完成人类基因组序列完成图⑴ 从当前物理图谱生成的克隆产生完成的序列，覆盖基因组的常染色质区域大于96%。大约1Gb的完成序列已经实现。剩下的也已经形成草图，所有的克隆期望达到8～10倍的覆盖率，大约2001年中期（99.99%的正确率），使用已经建立的和日益自动化的协议。⑵ 检测另外的库来关闭gaps。使用FISH技术或其他方法来分析没有闭合的Gaps大小。22，21条染色体用这种方式。2003年已经完成。⑶ 开发新的技术来关闭难度较大的gaps，大约几百个。基因组序列工作框架图（Working draft）：通过对染色体位置明确的BAC连续克隆系4-5倍覆盖率的测序（在BAC克隆水平的覆盖率不应低于3倍），获得基因组90%以上的序列，其错误率应低于1%。工作框架图可用于基因组结构的认识、基因的识别和解析、疾病基因的定位克隆，SNP的发现等。草图的作用1、草图，许多疾病相关的基因被识别2、SNP（人与人之间的区别），草图提供了一个理解遗传基础和人类特征进化的框架。3、草图后，研究人员有了新的工具来研究调节区和基因网络。4、比较其它基因组可以揭示共同的调控元件，和其他物种共享的基因的环境也许提供在个体水平之上的关于功能和调节的信息。5、草图同样是研究基因组三维压缩到细胞核中的一个起点。这样的压缩可能影响到基因调控6、在应用上，草图信息可以开发新的技术，如DNA芯片、蛋白质芯片，作为传统方法的补充，目前，这样的芯片可以包含蛋白质家族中所有的成员，从而在特定的疾病组织中可以找到那些是活跃的。2001年2月12日，美国Celera公司与人类基因组计划分别在《科学》和《自然》杂志上公布了人类基因组精细图谱及其初步分析结果。其中，政府资助的人类基因组计划采取基因图策略，而Celera公司采取了“鸟枪策略”。至此，两个不同的组织使用不同的方法都实现了他们共同的目标：完成对整个人类基因组的测序的工作；并且，两者的结果惊人的相似。整个人类基因组测序工作的基本完成，为人类生命科学开辟了一个新纪元，它对生命本质、人类进化、生物遗传、个体差异、发病机制、疾病防治、新药开发、健康长寿等领域，以及对整个生物学都具有深远的影响和重大意义，标志着人类生命科学一个新时代的来临。众多的发现1、分析得知：全部人类基因组约有2.91Gbp，约有39000多个基因；平均的基因大小有27kbp；其中G+C含量偏低，仅占38%，而2号染色体中G+C的含量最多；到目前仍有9%的碱基对序列未被确定，19号染色体是含基因最丰富的染色体，而13号染色体含基因量最少等等（具体信息可参见cmbi 特别报道：生命科学的重大进展）。2、目前已经发现和定位了26000多个功能基因，其中尚有42%的基因尚不知道功能，在已知基因中酶占10.28%，核酸酶占7.5%，信号传导占12.2%，转录因子占6.0%，信号分子占1.2%，受体分子占5.3%，选择性调节分子占3.2%，等。发现并了解这些功能基因的作用对于基因功能和新药的筛选都具有重要的意义。3、基因数量少得惊人：一些研究人员曾经预测人类约有14万个基因，但Celera公司将人类基因总数定在2.6383万到3.9114万个之间，不超过40,000，只是线虫或果蝇基因数量的两倍，人有而鼠没有的基因只有300个。如此少的基因数目，而能产生如此复杂的功能，说明基因组的大小和基因的数量在生命进化上可能不具有特别重大的意义，也说明人类的基因较其他生物体更"有效"，人类某些基因的功能和控制蛋白质产生的能力与其他生物的不同。这将对我们目前的许多观念产生重大的挑战，它为后基因组时代中生物医学的发展提供新的非凡的机遇。但由于基因剪切，EST数据库的重复以及一些技术和方法上的误差，将来亦可能人类的基因数会多于4万。4、人类单核苷酸多态性的比例约为1/1250bp，不同人群仅有140万个核苷酸差异，人与人之间99.99%的基因密码是相同的。并且发现，来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。在整个基因组序列中，人与人之间的变异仅为万分之一，从而说明人类不同“种属”之间并没有本质上的区别。5、人类基因组中存在“热点”和大片"荒漠"。在染色体上有基因成簇密集分布的区域，也有大片的区域只有“无用DNA” ——不包含或含有极少基因的成分。基因组上大约有1/4的区域没有基因的片段。在所有的DNA中，只有1%-1.5%DNA能编码蛋白，在人类基因组中98%以上序列都是所谓的“无用DNA”，分布着300多万个长片断重复序列。这些重复的“无用”序列，决不是无用的，它一定蕴含着人类基因的新功能和奥秘，包含着人类演化和差异的信息。经典分子生物学认为一个基因只能表达一种蛋白质，而人体中存在着非常复杂繁多的蛋白质，提示一个基因可以编码多种蛋白质，蛋白质比基因具有更为重要的意义6、男性的基因突变率是女性的两倍，而且大部分人类遗传疾病是在Y染色体上进行的。所以，可能男性在人类的遗传中起着更重要的作用。7、人类基因组中大约有200多个基因是来自于插入人类祖先基因组的细菌基因。这种插入基因在无脊椎动物是很罕见的，说明是在人类进化晚期才插入我们基因组的。可能是在我们人类的免疫防御系统建立起来前，寄生于机体中的细菌在共生过程中发生了与人类基因组的基因交换。8、发现了大约一百四十万个单核苷酸多态性，并进行了精确的定位，初步确定了30多种致病基因。随着进一步分析，我们不仅可以确定遗传病、肿瘤、心血管病、糖尿病等危害人类生命健康最严重疾病的致病基因，寻找出个体化的防治药物和方法，同时对进一步了解人类的进化产生重大的作用。9、人类基因组编码的全套蛋白质（蛋白质组）比无脊椎动物编码的蛋白质组更复杂。人类和其他脊椎动物重排了已有蛋白质的结构域，形成了新的结构。也就是说人类的进化和特征不仅靠产生全新的蛋白质，更重要的是要靠重排和扩展已有的蛋白质，以实现蛋白质种类和功能的多样性。有人推测一个基因平均可以编码2-10种蛋白质，以适应人类复杂的功能。模式生物：酵母（yeast）、大肠杆菌（Escherichia coli）、果蝇（Drosophila melanogaster）、线虫（Caenorhabditis elegans）、小鼠（Mus musculus）、拟南芥、水稻、玉米等等其它一些模式生物的基因组计划也都相继完成或正在顺利进行。目前基因组学的研究出现了几个重心的转移：一是将已知基因的序列与功能联系在一起的功能基因组学研究；二是从作图为基础的基因分离转向以序列为基础的基因分离；三是从研究疾病的起因转向探索发病机理；四是从疾病诊断转向疾病易感性研究。在后基因组时代，如果在已完成基因组测序的物种之间进行整体的比较、分析，希望在整个基因组的规模上了解基因组和蛋白质组的功能意义，包括基因组的表达与调控、基因组的多样化和进化规律以及基因及其产物在生物体生长、发育、分化、行为、老化和治病过程中的作用机制都必须发展新的算法以充分利用超级计算机的超级计算能力。美国和英国科学家2006年5月18日在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体——1号染色体的基因测序。在人体全部22对常染色体中，1号染色体包含基因数量最多，达3141个，是平均水平的两倍，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度也最大。一个由150名英国和美国科学家组成的团队历时10年，才完成了1号染色体的测序工作。科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，这一次杀青的“生命之书”更为精确，覆盖了人类基因组的99．99%。解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成，历时16年的人类基因组计划书写完了最后一个章节。2、疾病基因的定位克隆人类基因组计划的直接动因是要解决包括肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题。6000多个单基因遗传病和多种大面积危害人类健康的多基因遗传病的致病基因及相关基因，代表了对人类基因中结构和功能完整性至关重要的组成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占据着核心位置，也是计划实施以来成果最显著的部分。在遗传和物理作图工作的带动下，疾病基因的定位、克隆和鉴定研究已形成了，从表位→蛋白质→基因的传统途径转向“反求遗传学”或“定位克隆法”的全新思路。随着人类基因图的构成，3000多个人类基因已被精确地定位于染色体的各个区域。今后，一旦某个疾病位点被定位，就可以从局部的基因图中遴选出相关基因进行分析。这种被称为“定位候选克隆”的策略，将大大提高发现疾病基因的效率。3、多基因病的研究目前，人类疾病的基因组学研究已进入到多基因疾病这一难点。由于多基因疾病不遵循孟德尔遗传规律，难以从一般的家系遗传连锁分析取得突破。这方面的研究需要在人群和遗传标记的选择、数学模型的建立、统计方法的 改进等方面进行艰苦的努力。近来也有学者提出，用比较基因表达谱的方法来识别疾病状态下基因的激活或受抑。实际上，“癌肿基因组解剖学计划（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在这方面的尝试。展望1、生命科学工业的形成由于基因组研究与制药、生物技术、农业、食品、化学、化妆品、环境、能源和计算机等工业部门密切相关，更重要的是基因组的研究可以转化为巨大的生产力，国际上一批大型制药公司和化学工业公司大规模纷纷投巨资进军基因组研究领域，形成了一个新的产业部门，即生命科学工业。2、功能基因组学人类基因组计划当前的整体发展趋势是什么？一方面，在顺利实现遗传图和物理图的制作后，结构基因组学正在向完成染色体的完整核酸序列图的目标奋进。另一方面，功能基因组学已提上议事日程。人类基因组计划已开始进入由结构基因组学向功能基因组学过渡、转化的过程。在功能基因组学研究中，可能的核心问题有：基因组的表达及其调控、基因组的多样性、模式生物体基因组研究等。2)蛋白质组学研究蛋白质组学研究是要从整体水平上研究蛋白质的水平和修饰状态。目前正在发展标准化和自动化的二维蛋白质凝胶电泳的工作体系。首先用一个自动系统来提取人类细胞的蛋白质，继而用色谱仪进行部分分离，将每区段中的蛋白质裂解，再用质谱仪分析，并在蛋白质数据库中通过特征分析来认识产生的多肽。蛋白质组研究的另一个重要内容是建立蛋白质相互关系的目录。生物大分子之间的相互作用构成了生命活动的基础。组装基因组各成分间的详尽作图已在T7噬菌体（55个基因）获得成功。如何在模式生物（如酵母）和人类基因组的研究中建立自动方法，认识不同的生化通路，是值得探讨的问题。3）生物信息学的应用目前，生物信息学已大量应用于基因的发现和预测。然而，利用生物信息学去发现基因的蛋白质产物的功能更为重要。模式生物体中越来越多的蛋白质构建编码单位被识别，无疑为基因和蛋白质同源关系的搜寻和家族的分类提供了极其宝贵的信息。同时，生物信息学的算法、程序也在不断改善，使得不仅能够从一级结构，也能从估计结构上发现同源关系。但是，利用计算机模拟所获得的理论数据，还需要经过实验经过的验证和修正。⑵基因组多样性的研究人类是一个具有多态性的群体。不同群体和个体在生物学性状以及在对疾病的易感性与抗性上的差别，反映了进化过程中基因组与内、外部环境相互作用的结果。开展人类基因组多样性的系统研究，无论对于了解人类的起源和进化，还是对于生物医学均会产生重大的影响。1）对人类DNA的再测序可以预测，在完成第一个人类基因组测序后，必然会出现对各人种、群体进行再测序和精细基因分型的热潮。这些资料与人类学、语言学的资料项结合，将有可能建立一个全人类的数据库资源，从而更好地了解人类的历史和自身特征。另外，基因组多样性的研究将成为疾病基因组学的主要内容之一，而群体遗传学将日益成为生物医药研究中的主流工具。需要对各种常见多因素疾病（如高血压、糖尿病和精神分裂症等）的相关基因及癌肿相关基因在基因组水平进行大规模的再测序，以识别其变异序列。总之，模式生物体的基因组计划为人类基因组的研究提供了大量的信息。今后，模式生物体的研究方向是将人类基因组8～10万个编码基因的大部分转化为已知生化功能的多成分核心机制。而要获得酶一种人类进化保守性核心机制的精细途径，以及它们的紊乱导致疾病的各种途径的知识，将只能来自对人类自身的研究。通过功能基因组学的研究，人类最终将将能够了解哪些进化机制已经确实发生，并考虑进化过程还能够有哪些新的潜能。一种新的解答发育问题的方法可能是，将蛋白质功能域和调控顺序进行重新的组合，建立新的基因网络和形态发生通路。也就是说，未来的生物科学不仅能够认识生物体是如何构成和进化的，而且更为诱人的是产生构建新的生物体的可能潜力。该计划在人类科学史上又竖起了一座新的里程碑！这是一项改变世界，影响人类生活的壮举，随着时间的推移，它的伟大意义将愈显昭彰。叠编辑本

人类基因组计划是由由美国科学家于20世纪80年代提出的，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行的人体基因计划，测定时选择了22条常染色体和2条性染色体，共24条染色体，包括了全部的DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”．2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果．其研究内容还包括创建计算机分析管理系统，检验相关的伦理、法律及社会问题，进而通过转录物组学和蛋白质组学等相关技术对基因表达谱、基因突变进行分析，可获得与疾病相关基因的信息．对生命科学的研究和生物产业的发展具有非常重要的意义，它为人类社会带来的巨大影响是不可估量的．故答案为：24；22条常染色体和2条性染色体

我们身体每一个细胞中都有一组长达32亿组碱基对的遗传指令。要解读这些指令是一项无比艰巨的任务，但对我们了解自身有着深远的意义。1990年，由20个国际研究中心组成的合作团队开始着手完成这项全世界最浩大的生物工程。人类基因组项目预测这项基因测序工程，需要长达15年的时间，耗资30亿美元。然而，在项目预计完成的7年前，一个叫做Celera的私人企业宣布‘"他们可以用更少的资金， 在三年内就完成这一项目。这两个团队曾试图展开合作， 但是谈判最终因为对研究结果在法律和伦理上的分歧而失败。于是他们之间的竞争开始了。尽管两个团队在基因测序方面 采用了同样的技术手段，他们测序的策略却截然不同。区别就在于以下关键几步：首先，人类基因组计划的方案是把整个基因图谱分为更小， 更易操作的片段，每个片段都由15万个碱基对组成，相邻片段首尾均存在小部分重叠。每个DNA片段都被注入到人工培育的细菌染色体中，并被复制，从而获得指纹谱图。指纹图谱可以向科学家们展现那些未知序列中的重叠部分。利用这些重叠的小片段作为线索，研究者们在染色体中对各个片段做记号，以获得一幅延续性的图谱。这个过程持续了六年之久。全世界所有对这些基因片段 进行测序的实验室都遵循着以下两项准则：研究成果属于全人类，并且对世界各国公开。所有实验中，基因片段都被任意分割为更小的，有重叠部分的1000个碱基对。随后，他们运用“桑格测序法” （注：双脱氧链终止法）将每个片段内的碱基进行逐一测序 （即A,T,C,G）。这一严格的图谱测序法被称作 “分级散弹枪测序法”，可以将错误组合风险降至最低。这些重复组合的基因有着巨大风险，例如人类基因组。人类基因组计划的这项 “宁稳妥，勿遗憾”的原则，与Celera公司的“全基因组散弹枪测序法” 形成鲜明对比。因为Celera公司完全跳过图谱阶段，在有些人看来这是一个有勇无谋的策略。他们将整个基因组直接切成许多小而重叠的片段。一旦这些小片段完成“桑格测序”，Celera公司会采取风险极高的方法，也就是用那些重叠部分来直接重组基因。可或许他们的策略并非是一场豪赌，因为猜猜看是谁首先完成可以在网上免费获得的图谱呢？人类基因组计划研究中的第二项准则是，要将研究中所收集的资料在24小时之内公布于众。因此1998年，世界各国的科学家运用实践证明过的“桑格测序法”对各种遗传基因展开“疯狂”的测序。最终，经过3年艰苦漫长的 测序和重组，比赛有结果了。2001年二月的时候，双方同时发布了超过90%的人类基因组草图，都比原先预测的进度早了好几年。比赛打平了。人类基因组计划这种及时分享数据的做法并不常见。科学家们更倾向于在他们可以分析并且发布结果的时候再公布研究数据。然而，人类基因组计划的这种做法 加速了研究过程，并且促成了研究领域一项 空前的国际合作。自此，在公共和私人领域的 研究得到深入开发，使很多与基因相关的疾病 得以被检测出来，同时测序方法也被不断完善。如今，一个人的全部基因测序 只需要几天就能完成。但是，能够解读基因只是第一步而已。要了解大多数基因的功能以及它们是如何被控制的，我们还有很漫长的路要走。这些工作将要交给我们下一代充满进取心的研究者来完成了。欢迎关注微信公众号infoVision，更多精彩科普小动画等着你！

您好：2000年6月26日，参与国际人类基因组计划的美、英、德、日、法、中六国联合宣布，人类基因组工作框架图已经绘制完成，这是人类历史上“值得载入史册的一天”。2001年8月26日，国际“人类基因组计划”中国部分“完成图”提前两年高质量地绘制完成。1%人类基因组测序是我国基因组学研究的新起点。此后，中国科学家承担了国际“人类单体型图计划”10%的任务。2007年10月11日，深圳华大基因研究院又完成了全球第一个中国人的基因组测序，绘制了第一张亚洲人的基因组图，成为用新一代测序技术独立完成的中国人全基因组图谱，实现了跨越发展。 中科院北京基因组研究所暨华大基因研究中心执行主任汪建2009年10月19日在杭州宣布，人类基因组计划目前已完成了一份人类的医学遗传图。http://news.xinhuanet.com/tech/2006-10/20/content_5229116.htm希望对您的学习有帮助【满意请采纳】O(∩_∩)O谢谢欢迎追问O(∩_∩)O~ 祝学习进步~

这样的话对于人类基因检测取得了重大的突破，对未来的科学起到了重要的作用，对于遗传疾病的贡献很大，而且还会推动与癌症出生缺陷和衰老相关的研究和科学发展。

人类基因组计划于20世纪80年代提出的，由国际合作组织包括有美、英、日、中、德、法等国参加进行了人体基因作图，测定人体23对染色体由3×109核苷酸组成的全部DNA序列，于2000年完成了人类基因组“工作框架图”．2001年公布了人类基因组图谱及初步分析结果． 故选：C

完整人类基因组序列被破译公布 　　完整人类基因组序列被破译公布，科学家31日公布了首个完整的人类基因组序列，填补了此前研究留下的空白，一个科学家团队在《科学》周刊上发表的研究中解决了这个问题。完整人类基因组序列被破译公布。 　　完整人类基因组序列被破译公布1 　　美国研究人员领衔的科研团队3月31日公布了首个完整、无间隙的人类基因组序列。与这项重大成果相关的6篇论文当天发表在美国《科学》杂志上。 　　由美国国家人类基因组研究所、加利福尼亚大学圣克鲁斯分校、华盛顿大学等机构研究人员领衔的国际科研团队“端粒到端粒联盟”完成这项研究。 　　美国国家人类基因组研究所在一份公报中表示，人类基因组含有约30亿个DNA（脱氧核糖核酸）碱基对，完成这些碱基对的完整、无间隙测序对于了解人类基因组变异全谱、掌握基因对某些疾病的影响至关重要。 　　公报说，对完整人类基因组序列的分析将显著增加科学家对人类染色体的认识，从而开辟新的研究方向。这有助于解答关于染色体如何分离、分裂等生物学基本问题。研究团队还利用完整的人类基因组序列发现了超过200万个额外的基因变异，这些研究为622个与医学相关的基因提供了更准确的基因变异信息。 　　美国国家人类基因组研究所所长埃里克·格林表示，完成完整的人类基因组测序是一项重要科学成就，为了解人类DNA提供了首个全面视角。这些最基本的信息将增进对人类基因组所有细微功能差别的了解，促进对人类疾病的基因研究。 　　人类基因组测序项目的重要意义被视为与阿波罗登月计划相当。人类基因组蕴藏人类遗传信息，破译它能够为疾病诊断、新药研发、新疗法探索等带来革命性进步。 　　2001年，由包括中国在内的6国科学家共同参与的国际“人类基因组计划”，在英国《自然》杂志上发布了人类基因组草图及初步分析。由于当时的测序技术所限，这份人类基因组草图中留有许多空白。 　　完整人类基因组序列被破译公布2 　　据路透社3月31日报道，科学家31日公布了首个完整的人类基因组序列，填补了此前研究留下的空白，同时为在全球79亿人口中寻找致病突变和遗传变异的线索带来了新的`希望。 　　2003年，研究人员公布了当时被称为完整的人类基因组序列，但其中有大约8%尚未完全破译，主要是因为它包含的高度重复的DNA的片段难以与其他部分啮合。 　　报道说，一个科学家团队在《科学》周刊上发表的研究中解决了这个问题。这项研究成果在经过正式的同行评议程序之前曾于去年首次公布。 　　隶属于美国国家卫生研究院的国家人类基因组研究所（NHGRI）所长埃里克·格林在一份声明中说：“生成一个真正完整的人类基因组序列是一项了不起的科学成就，为我们的DNA草图提供了第一个完整的视角。” 　　这个研究团队被称为“端粒到端粒”联盟（T2T）。 　　作为T2T领导人之一的NHGRI高级调查员亚当·菲利皮在一份声明中说：“真正完成人类基因组序列就像是戴上了一副新的眼镜。现在我们可以清楚地看到一切，我们朝着理解它的全部含义又迈进了一步。” 　　完整人类基因组序列被破译公布3 　　一支国际研究团队3月31日正式发布人类基因组完整图谱，补全先前相关研究缺失部分，有助科学家进一步解开人类生命密码。 　　据美国《科学》杂志网站报道，这个名为“端粒到端粒联盟”的研究团队当天在《科学》杂志发表论文，宣布上述研究成果。美国国家卫生研究院国家人类基因组研究所主任埃里克·格林在声明中说，“真正、完整地”完成人类基因组测序是一项了不起的科学成就，令人“首次”一览人类“DNA蓝图”全貌。 　　科学家30多年前开始尝试绘制人类基因组图谱，为人体23对染色体上脱氧核糖核酸（DNA）的基因测序，并在2003年发布人类基因组图谱。然而，这份图谱只完成人类92%的基因组测序，剩下8%因为含有重复DNA的片段，难以测序。10年来，随着基因测序技术提高，研究人员得以对最后8%测序，绘制出人类基因组完整图谱。 　　为补全人类基因组图谱缺失的8%，研究人员为人体染色体和基因基本化学结构约2亿碱基对测序。最后的完整图谱包括逾30亿碱基对序列和近2万个蛋白质编码基因。这些基因中，有约2000个基因为这次研究新发现。研究人员还新发现了200万个基因变异，其中622处存在于与医学相关的基因中。 　　研究人员希望，这份图谱能进一步揭示人类基因之谜，并随着基因测序技术提高而得以应用于医学领域。

人类基因组的四张图谱不包括（）。 A.序列图谱B.基因图谱C.生物图谱D.遗传图谱正确答案：C

1999年9月，中国获准加入人类基因组计划，负责测定全部序列的1%；2000年6月26日下午6时，国际人类基因计划协作组宣布，人类生命的蓝图———人类基因组的“工作框架图”完成。“1%”，为21世纪的中国生物产业带来了光明和希望。　　6月29日，记者来到了承担“1%”主要测序任务的中科院遗传所人类基因组中心采访 跟我找茬想都别想 今天你升级了吗 占星奇缘 爱情解析 跟我找茬想都别想，并独家专访了中国人类基因组执行主席杨焕明教授和“中心”执行主任汪健。他们向记者详细介绍了中国承担人类基因组计划1%测序的前前后后的故事。　　“1%”，是一场世纪之争。　　瞄上人类基因组计划　　在北京顺义空港工业园B区，有一座并不显眼的四层楼，中科院遗传所人类基因组中心就在这幢楼里。这个中心是在中科院支持下，由四位留学生创办的，主任杨焕明，是国家自然基金委人类基因组重大项目秘书长，联合国教科文组织国际生物伦理委员会委员；执行主任汪健，曾在美国得州大学做博士后研究；于军，是美国人类基因计划主流研究领域里的主要研究者；刘思奇，在美国路易维尔大学担任助理教授。于军和刘思奇现仍在海外，从事人类基因组研究。四位留学生，是为了中国能参与人类基因组计划而走到一起来的。此前，他们或是老同学，或是老相识，相互深交已多年。　　1994年初，先后在法国、美国做博士后研究的杨焕明回国，任中国协和医科大学教授、博士生导师。此时，在吴昊、陈竺等院士的呼吁下，国内科学界关于中国积极介入人类基因研究的呼声日高。不久，杨焕明的朋友汪健回国创办实业。1996年，汪健在美国相识的朋友于军回国“探亲”。于军从1991年起，便参加了美国的人类基因组研究，此次“探亲”，他是在寻找把基因研究的思路和技术带回国内的可能性。几经周折，他联系上了汪健和杨焕明。他们开始酝酿介入人类基因组计划。　　1997年11月，中国遗传学会青年委员会第一次会议在张家界召开。在这次会议上，杨焕明、汪健、于军相聚在一起探讨人类基因组计划。于军说，中国如不抓紧时间加入到这一竞争中去，有可能失去最后的机会。　　“干”，他们决定联手推动这一事业。　　然而，干起来太难了，因为当时中国知道人类基因组计划的人实在太少，他们未能得到实实在在的支持。1998年3月，中科院遗传所所长陈受宜教授找到了汪健，双方一拍即合。杨焕明、汪健决定将这一事业“扎根”于中科院。1998年8月，在中科院领导的支持和帮助下，中科院遗传所基因组中心成立，杨焕明出任主任。　　中国争到了“1%”　　1999年的日历翻开了。杨焕明说，要干就要干大，再难也要干大。于是，杨焕明、汪健、于军凑出了自己积蓄的200多万元。他们用这笔钱，购买了一台“377”型测序仪和一台美国产的毛细管测序仪。在不到半年的时间里，他们递交了人类基因组序列70万个碱基的测序结果，并做了热泉菌测序。这些成果，引来了国际同行的瞩目。　　在此期间，国际上有关基因序列能否申请专利的争论开始激烈。1998年5月成立的美国塞里拉公司，与公众资助进行基因序列测序背道而驰，依靠财团的支持和先进的设备，希望率先测出数据，进而赢得专利。假如基因序列被允许“专利”，就意味着捷足先登的大公司可以垄断将来以这些基因所开发出来的相关产品的权利。身为联合国教科文组织国际生物伦理委员会委员的杨焕明到处游说：“人类只有一个基因组，它代表了全人类的一致性信息，数据公开，免费分享，这应是研究的前提。”　　主持正义的科学家意识到，与私营企业争夺基因专利，必须加快测序速度。　　1999年6月23日，杨焕明与汪健收到了于军的电子邮件，于军在电子邮件中说明了目前国际人类基因计划的竞争态势。当日，他们进行了一次认真的交流。　　“要做，就做个1%，怕什么，我们有实力，我们前期的工作表明我们能做1%。”杨焕明说。　　“好，就是砸锅卖铁，也要圈个1%。”汪健握了握拳。　　他们的意见得到了中科院领导和国家南、北方基因组中心同行的支持，进而得到了国际主流科学家的支持。中科院遗传所人类基因组中心向美国国立卫生院提出了申请。7月8日，人类基因组计划网址公布了中国“1%”申请成功的消息。继美、英、法、德、日之后，中国成了人类基因组计划的第6个参与国。　　中国赢得了机遇　　中国的“1%”任务位于3号染色体上，中国南方鼻咽癌发病率高，而与此相关的基因正在3号染色体上。　　遗传所人类基因组中心找到了位于空港开发区的一座空厂房。要将厂房改造成实验室，并添置设备，困难重重。　　中科院送来了支持，杨焕明的家乡温州市送来了帮助……一个多月时间，实验室建成了，14台测序仪购进了。9月1日，在伦敦举行的第五次人类基因组测序战略会议上，杨焕明代表“中心”宣布：保证2000年春末完成“包干”区域任务，并保证一半以上的序列达到“

截至2014年底，中国科学院北京基因组研究所有2个中国科学院重点实验室和1个计算基因组中心。 中国科学院重点实验室：基因组科学与信息实验室、精准基因组医学实验室 国际交流 根据2015年12月研究所官网信息，中国科学院北京基因组研究所与沙特阿卜杜拉国王科技城共同参与国际合作项目椰枣基因组计划，进行了中美国际合作项目藏族高血氧饱和度的遗传机制研究，参与了中加国际合作项目：关联分析法定位急性心肌梗塞的致病风险因子 。研究所与韩国生物科学与生物技术研究所，沙特国王科技城国家基因组研究中心，英国皇家植物园等机构进行了学术交流活动。 院地合作 截至2009年8月，中国科学院北京基因组研究所与国家人类基因组北方中心、国家海洋局第一海洋研究所、中国水产科学院黄海水产研究所、中国农业科学院作物科学研究所、广东省农业科学院兽医研究所、中国热带农业科学院橡胶所、北京大学、中国医学科学院、浙江大学、汕头大学、温州医学院、中山大学、中国农业大学、福建师范大学、江西农业大学、内蒙古大学、内蒙古农业大学、华南师范大学、第三军医大学、西安交通大学、上海交通大学、南京农业大学、浙江省农业科学院、瑞金医院、北京法医中心、北京出入境检验检疫局、山东省滨州港友发水产有限公司、浪潮集团等多家国内科研机构、大学、医院、科技公司和企业开展合作研究。合作研究的领域覆盖了微生物、病毒及高等生物线粒体全基因组及蛋白质组研究、利用EST或SAGE技术对多个物种进行基因表达及转录组研究、以及一些人类疾病相关基因的遗传连锁分析等。其中与浙江大学、浙江省农业科学院联合研究的“利用EST信息资源大规模克隆家蚕功能基因”项目，获得浙江省科技进步一等奖。 部分合作项目　　项目名称建立时间合作机构中科院北京基因组研究所-舟山医院免疫基因组学联合实验室 2006年 舟山医院 中国科学院基因组科学及信息重点实验室 2006年 浪潮集团有限公司 基因转化科学联合实验室 2013年 河北省科学院生物所 法医基因组协同创新中心 2015年 公安部物证鉴定中心 基因组转化联合实验室 2013年 东阿县人民医院 资料来源： 《基因组蛋白质组与生物信息学报》 《基因组蛋白质组与生物信息学报》（Genomics, Proteomics & Bioinformatics，简称GPB）创刊于2003年，为双月刊，是由中国科学院主管、中科院北京基因组研究所与中国遗传学会共同主办的英文版核心期刊。 主要刊载：基因组学、蛋白质组学、生物信息学及其相关领域的综述（Reviews）、观点（Perspectives）、研究论文（Research articles）、实验技术与方法（Methods）、应用说明（Application Notes）、研究资源（Research Resources）、评论（Essays / Commentaries / Opinions）、简报和会议报告（Brief Reports / Meeting Reports）、数据库资料（Datebase Review / Datebase Update）等高质量的稿件，突出刊物的学术性、前沿性、指导性和实用性。 收录数据库：为中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊，被美国医学索引（PubMed/MEDLINE）、化学文摘（CA）、Scopus、Elsevier书刊目录库（包括荷兰《医学文摘》）、俄罗斯文摘杂志、中国学术期刊文摘、中国期刊全文数据库、万方期刊数据库、维普期刊数据库、中国科学院科技期刊开放获取平台（CAS-OAJ）等国内外收录系统收录全文或摘要。

表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic imprinting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。表观遗传学是与遗传学(genetic)相对应的概念。遗传学是指基于基因序列改变所 致基因表达水平变化，如基因突变、基因杂合丢失和微卫星不稳定等；而表观遗传学 则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，如DNA甲基化和染色质构象变 化等；表观基因组学(epigenomics) 则是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。

20世纪90年代开始的“人类基因组计划”由美国科学家提出,后来成为一项国际合作研究,这其中也有我国科学家的参与。人类基因线计划是对人体的30亿对核苷酸全序列进行作图、基因定位并对主要基因功能进行分析,为全面认识和了解人类基因组的结构和功能提供详尽的基础资料。这一计划的完成标志着后基因组学时代的到来。如果说基因组学时代的任务主要是进行各种基因图谱的构建,并最终获得完整的序列信息,那么后基因组时代则是去分析这些序列的功能。对于人类表观基因功能的研究已经成为生物学研究中的一个热点。在众多的后基因组时代的研究中,表观遗传学研究是一个值得关注的领域,而表观基因组学也是人类基因组计划之后,科学家们经常谈论到的几个“组学”之一。那么,什么是表观遗传说呢?我们知道,遗传学是研究遗传和变异的科学。例如,果蝇有红色和白色的眼睛,这是由其基因中特定的DNA序列所决定的。但是,并非所有的遗传现象都是这样简单。例如,遗传上相同的一卵双生的双胞胎从传统遗传学角度看,他们的DNA是完全相同的,那么是什么造成他们的不同呢?这是由于基因上存在着化学修饰。这种化学修饰并不改变DNA序列,但是会影响到基因的表达,而且更重要的是,这种修饰是可以遗传的。人们称之为表观遗传修饰,它可以影响到DNA和将DNA包装成染色质的蛋白质。这些修饰就像交通管理中的红、绿灯一样设在基因组中,告诉基因是否要有活性或处于失活状态。刚才说到的DNA序列相同的双胞胎中存在的那些差异现象就可能是由于他们之间存在着这种表观遗传修饰的改变。表观遗传学就是研究表观修饰的科学,它可定义为:表观遗传学是一门研究没有发生DNA序列变化的可遗传的基因表达改变的科学。常见的表观遗传修饰有:DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化等,涉及的研究领域有:DNA甲基化、基因组印记、组蛋白码、RNA介导的基因沉默、癌基因等。其中,基因组印记现象的发现向“中心法则”和达尔文的进化论提出了挑战。“中心法则”说明了遗传信息的传递规律,但并未指出环境对于遗传信息传递影响的分子机制。但是,基因组印记的发现为解释环境的影响,甚至于拉马克的“获得性遗传”提供了比较合理的途径:环境的变化导致了基因的表观修饰,从而改变了基因的表达,造成表型的改变,这种变化发生在生殖细胞中时,则可以遗传给后代。这就为研究者提供了一个环境变化影响遗传基础的分子机制,是很有意义的。

标题：The integrated genomic and epigenomic landscape of brainstem glioma 期刊：nature communications 影响因子：14.912 发表时间：2020 摘要 脑干胶质瘤是一组异质性肿瘤，既包括手术切除治愈的良性肿瘤，也包括没有有效治疗的高致死性肿瘤。本文作者对一大组脑干胶质瘤（包括弥漫性固有脑桥胶质瘤）进行了综合研究，包括表观遗传学和基因组分析。在这里，他们根据DNA甲基化数据分为H3-Pons, H3-Medulla, IDH,和PA-like的不同簇，每个簇都与独特的基因组和临床特征相关。H3-PON和-H3-Medulla的大多数肿瘤含有H3F3A突变，但显示出不同的甲基化模式，分别与桥脑或髓质内的解剖定位相关。临床数据显示，这些集群之间的总体生存率存在显著差异，路径分析表明这些样本中存在不同的致癌机制。研究结果表明，整合遗传学和表观遗传学数据有助于更好地理解脑干胶质瘤的发生和分类，并指导未来研究开发新的治疗方法。 背景 脑干胶质瘤是一组起源于中脑、桥脑或髓质的异质性肿瘤。在这些肿瘤中，儿童弥漫性固有桥脑胶质瘤（DIPG）的中位总生存期为9-12个月，由于化疗和放射治疗的不可操作性和耐药性，在过去50年中一直是主要的研究重点。大约80%的儿童DIPG含有影响H3F3A或HIST1H3B/C1的K27M突变。这些K27M突变肿瘤与特别差的预后相关。本文整合了全基因组测序、RNA测序和基于阵列的全基因组甲基化数据分析，以获得这些脑肿瘤分子组成的更全面的图像。 结果 1.患者队列特征 126名患者的肿瘤样本和配对的血液样本。肿瘤部位包括中脑被盖（11/126,8.7%）、顶盖（5/126,4.0%）、桥脑连接（2/126,1.6%）、桥（38/126,30.2%）、小脑中脚（7/126,5.6%）、桥髓（16/126,12.6%）、髓质（42/126,33.3%）和中脑丘脑（5/126,4.0%）。根据WHO分类对肿瘤进行分级，包括8.7%（11/126）WHO I级、41.3%（52/126）WHO II级、31.0%（39/126）WHO III级和19.0%（24/126）WHO IV级肿瘤。最初的组织病理学诊断主要为星形细胞瘤（59,46.8%），其次是少星形细胞瘤（21.4%）、胶质母细胞瘤（19.0%）、毛细胞性星形细胞瘤（PA）（6.3%）、神经节胶质瘤（2.4%）、毛粘液样星形细胞瘤（PMA）（1.6%）、多形性黄色星形细胞瘤（PXA）（0.8%），少突胶质细胞瘤1例（0.8%）。本研究包括的肿瘤的甲基化微阵列（n=123）和RNA测序（RNAseq）（n=75），配对肿瘤和正常（生殖系）对照的全基因组（n=97）和靶向测序（n=21）。 2.甲基化分类显示脑干胶质瘤中不同的H3簇与肿瘤位置相关 利用20000多个探针进行聚类，将样本分成了四类甲基化特征差异的样本。 3.不同甲基化簇的肿瘤的不同的基因组landscape Fig3.每个样本每个兆基数的突变数。b脑系统胶质瘤样本中的临床信息和基因改变。c每个基因突变的频率。 为了识别这个脑干胶质瘤组群中的体细胞遗传变化，在肿瘤样本和匹配血液中都使用了68个常见突变脑肿瘤基因的全基因组测序和靶向测序。H3-Pons和H3-Medulla都富含H3突变，而PPM1D、FGFR1和NF1的突变频率在H3-Medulla中比在H3-Pons中更高（Fig. 4a）。Fig. 4b每个集群的潜在驱动因素和重大的非编码突变 4.基因表达分析揭示了丰富独特的基因组甲基化集群H3-Pons和H3-Medulla。 5.Fusion genes and copy number alterations. 验证了分析中确定的几个复发性融合基因，包括C15orf57-CBX3基因（n = 3）和NTRK2-其他基因（n =6）。Sanger sequencing是为了确认这些样本中的融合基因和特定 breakpoints 。 6.H3-medulla is correlated with better survival than H3-Pons 分析了不同cluster的生存情况。Kaplan-Meier分析显示，根据这四组甲基化聚类进行分层的患者有明显的生存曲线(图6a)。与H3 clusters相比，IDH表现出更长的总体生存期H3-medulla 和H3-Pons，尽管H3和TP53通路突变的基因改变相似，但总体生存趋势明显(Log-rank检验，p < 0.0001)(图6b)。与其他组相比，PA-like病例显示了更好的总长期生存率。 讨论 通过甲基化数据，本文发现脑干胶质瘤可以分为四种主要的甲基化簇:H3- Pons, H3- medulla, IDH和PA-like。作者在图7中总结了这些亚型的综合遗传和临床特征。研究发现H3突变肿瘤存在两个不同的表观遗传亚群，H3- pons和H3- Medulla。这两组患者的生存趋势有显著差异，H3- pons组比H3- medulla的病程更严重。基于RNA-seq的差异表达分析，发现这些肿瘤具有不同的基因表达途径富集，其中h3 -髓质肿瘤富集于免疫应答相关途径，而更侵袭性的H3-Pons肿瘤富集于细胞周期相关途径。尽管这些肿瘤具有相似的突变模式，核心突变(如H3F3A)有共同的改变，但这些表观遗传和表达模式的显著差异可能表明肿瘤微环境的不同来源或影响，需要进一步研究。这些发现表明甲基化状态可能改善脑干胶质瘤的分类，并指导临床决策。 还利用全基因组测序数据建立脑干胶质瘤的突变格局，发现甲基化模式与突变格局密切匹配。在这些基因簇中发现了几个频繁突变的基因，包括H3F3A、HIST1H3B、IDH1、TP53、PPM1D、ATM、ATRX、FGFR1、PIK3CA、NF1、PTEN、PDGFRA和TCF12。 利用来自不同解剖位置的100多个脑干胶质瘤的整合基因组分析，本文展示了脑干肿瘤的分子图谱，以改进肿瘤分类和了解其分子基础，并识别新的潜在治疗靶点，所有这些都是为了改善这些患者的预后。

刮风不减半，下雨更好玩，大家好。这里是专注和大家一起吃瓜的深空小编。今天天气不错，正适合读读最新资讯放松一下。不让大家久等了，下面马上进入正题吧。费城-八对夫妇中有一对很难受孕，其中近四分之一是由于无法解释的男性不育引起的。在过去的十年中，研究已将这种不育与有缺陷的精子联系在一起，这些精子在发育过程中无法从DNA中清除称为组蛋白的蛋白质。但是，这种驱逐的机制以及在精子DNA中发生的机制仍然有争议，也不清楚。现在，Penn Medicine的研究人员显示，使用更新的全基因组DNA测序工具，这些保留的组蛋白的精确遗传位置以及调控它的关键基因。研究结果发表在《发育细胞》上。更进一步，研究人员创建了一个具有突变型Gcn5基因的新小鼠模型，该模型使研究人员可以密切跟踪从精子发育到受精等早期阶段的精子缺陷。这是向前迈出的重要一步，因为它不仅可以使人们更好地了解男性不育症，以及潜在的逆转方式，而且还可以通过自然或通过体外受精将可疑的表观遗传突变从男性传递给胚胎。表观遗传学是DNA中未编码的影响生物体遗传学的因素，在精子和卵的形成中起着重要作用。第一作者Lacey J. Luense博士说：对于无法解释的不育症的男人，医生看来一切正常：精液计数正常，运动能力正常。但是，他们仍然可能在受孕方面遇到问题。高级作者，Shelley L. Berger博士，Daniel S. Och大学细胞与发育生物学和生物学系教授，以及Penn表观遗传学研究所所长。对于持续性问题的一种解释是，组蛋白的位置不正确，这可能会影响精子，进而影响早期发育。现在，我们有了一个非常好的模型来研究当您没有适当地去除精子中的组蛋白时会发生什么。胚胎中的样子。健康的精子会损失90%到95%的组蛋白，它们是染色质中包装DNA并打开和关闭基因的主要蛋白质，并用鱼精蛋白替代，它们是能够将DNA正确包装成精子的较小蛋白。考虑到保留的组蛋白在不育和胚胎发育中的作用，人们对确定基因组位置非常感兴趣，因此有可能将其用于进一步研究和最终治疗。过去的研究对组蛋白的下落产生了矛盾的结果。利用酶促反应精确定位的称为MNase测序的技术已将保留的组蛋白置于重要的基因启动子上。其他使用相同方法的研究发现组蛋白位于DNA重复序列中，并被放置在所谓的基因沙漠中，在那里它们在调节中的作用较小。卢恩斯说：在试图理解这些差异数据方面存在争议。在这项新研究中，我们发现这两个先前描述的模型都是正确的。我们发现了似乎对胚胎发育很重要的基因组蛋白，但我们还在重复元件处发现了组蛋白，需要将其关闭并以防止这些区域在胚胎中表达。研究人员应用了一种称为ATAC测序的技术，一种更精确，更快速的方法，可以在小鼠精子发育的早期和晚期追踪整个基因组独特位点的组蛋白波。ATAC-seq可以识别基因组开放和封闭的部分-在这种情况下，是保留精子组蛋白的区域-然后进行切割并标记DNA，然后对其进行测序。在用突变的Gcn5基因创建的小鼠模型中，研究人员发现这些小鼠的生育力非常低。研究人员还表明，正常小鼠精子中保留的组蛋白与非常早期的胚胎中的组蛋白位置相关，支持了父本组蛋白将表观遗传信息传递给下一代的假说。拥有这种类型的突变体模型为科学家提供了一种工具，可以密切研究突变的精子轨迹的机制，并了解其对胚胎和发育的影响。这也为研究潜在的治疗目标提供了机会。伯杰说：目前，体外受精和其他辅助生殖技术的重担落在了女性身上。即使是男性因素，还是女性必须进行激素注射和手术。现在想象在胚胎发生之前能够应用表观遗传学的治疗方法改变男性中组蛋白和鱼精蛋白的水平吗?这是我们要探索的问题之一，这种模型将使我们朝着这个方向发展。有许多可用的表观遗传药物用于治疗癌症和其他疾病。考虑到它们的机制，用药物治疗精子以增加组蛋白驱逐是探索的一种潜在途径。研究人员说，科学中人类胚胎的局限性导致对不育症以及父亲表观基因组在胚胎发育中的作用缺乏全面研究，这突显了此类研究的重要性。卢恩斯说：可以改变精子表观基因组的因素很多，例如饮食，药物，酒精。我们现在才开始了解它如何影响孩子并影响发育。我们正在进行的这些初步基础研究至关重要，因此我们可以更好地了解是什么驱动了这些表观遗传突变。欲要知晓更多《研究人员发现了导致男性不育的精子表观基因组缺陷》的更多资讯，请持续关注深空的科技资讯栏目，深空小编将持续为您更新更多的科技资讯。王者之心2点击试玩

不清楚

什么是人类基因组计划和人类表观基因组计划20世纪90年代开始的“人类基因组计划”由美国科学家提出,后来成为一项国际合作研究,这其中也有我国科学家的参与。人类基因线计划是对人体的30亿对核苷酸全序列进行作图、基因定位并对主要基因功能进行分析,为全面认识和了解人类基因组的结构和功能提供详尽的基础资料。这一计划的完成标志着后基因组学时代的到来。如果说基因组学时代的任务主要是进行各种基因图谱的构建,并最终获得完整的序列信息,那么后基因组时代则是去分析这些序列的功能。对于人类表观基因功能的研究已经成为生物学研究中的一个热点。在众多的后基因组时代的研究中,表观遗传学研究是一个值得关注的领域,而表观基因组学也是人类基因组计划之后,科学家们经常谈论到的几个“组学”之一。那么,什么是表观遗传说呢?我们知道,遗传学是研究遗传和变异的科学。例如,果蝇有红色和白色的眼睛,这是由其基因中特定的DNA序列所决定的。但是,并非所有的遗传现象都是这样简单。例如,遗传上相同的一卵双生的双胞胎从传统遗传学角度看,他们的DNA是完全相同的,那么是什么造成他们的不同呢?这是由于基因上存在着化学修饰。这种化学修饰并不改变DNA序列,但是会影响到基因的表达,而且更重要的是,这种修饰是可以遗传的。人们称之为表观遗传修饰,它可以影响到DNA和将DNA包装成染色质的蛋白质。这些修饰就像交通管理中的红、绿灯一样设在基因组中,告诉基因是否要有活性或处于失活状态。刚才说到的DNA序列相同的双胞胎中存在的那些差异现象就可能是由于他们之间存在着这种表观遗传修饰的改变。表观遗传学就是研究表观修饰的科学,它可定义为:表观遗传学是一门研究没有发生DNA序列变化的可遗传的基因表达改变的科学。常见的表观遗传修饰有:DNA的甲基化和组蛋白的乙酰化等,涉及的研究领域有:DNA甲基化、基因组印记、组蛋白码、RNA介导的基因沉默、癌基因等。其中,基因组印记现象的发现向“中心法则”和达尔文的进化论提出了挑战。“中心法则”说明了遗传信息的传递规律,但并未指出环境对于遗传信息传递影响的分子机制。但是,基因组印记的发现为解释环境的影响,甚至于拉马克的“获得性遗传”提供了比较合理的途径:环境的变化导致了基因的表观修饰,从而改变了基因的表达,造成表型的改变,这种变化发生在生殖细胞中时,则可以遗传给后代。这就为研究者提供了一个环境变化影响遗传基础的分子机制,是很有意义的。我们不难看出,基因组中的遗传信息可以分为两类:一类是DNA序列所决定的遗传信息,另一类是不包含DNA序列改变的基因组修饰中所包含的遗传信息。表观基因组学也就是在整个基因组的水平上研究表观遗传修饰。在2003年,英国和德国的一些科学家宣布了人类表观基因组计划的实施。在为期五年的研究中,他们打算获得整个人类基因组中DNA甲基化的位点图谱。对于人类基因组计划和人类表观基因组计划的关系,一些科学家认为,人类基因组计划为生命提供了一张蓝图,而人类表观基因组计划研究的成功则可能告诉人们这张蓝图是如何去实施的,也就是说基因是在何时、何地进行表达或不表达,并最终产生一个完整的人体。从人类基因组计划到人类表观基因组计划,人类对于自身的认识不断的加深。这些研究成果不仅有深刻的理论意义,还可以为人类攻克癌症疾病提供线索,无疑也具有重要的应用价值。

分子遗传学关于基因的概念 要点如下： 1、基因位于DNA分子上，一个基因相当于DNA分子上的一个区段。 2、每一个基因都携带有特殊的遗传信息，这些遗传信息或者被转录为RNA并进而翻译为多肽；或者只被转录为RNA即可行使功能；或者对其他基因的活动起调控作用。 3、基因在结构上并不是不可分割的最小单位，一个基因还可以划分为若干个小单位： ①突变单位（突变子 muton）：发生突变的最小单位。最小的突变子是一个核苷酸对。 ②重组单位（重组子 recon）：可交换的最小单位。最小的重组单位也可以只是一个核苷酸对。 ③功能单位（顺反子cistron，又叫作用子）：顺反子是基因中指导一条多肽链的合成DNA序列，平均大小约为500-1500bp。 顺反子是与经典概念的功能单位相当的概念，表示基因是一个在遗传功能上起作用的最小单位。 随着分子遗传学的不断发展，关于基因的认识也在不断地发展，是基因的概念有了新的内容。 结构基因（structural gene）：可以编码一个RNA分子或一条多肽链的一段DNA序列。 调控基因（regulator gene）：其产物参与调控其他结构基因表达的基因。 重叠基因（overlapping gene）：同一个DNA序列可以参与编码两个以上的RNA或多肽链。 不连续基因（splitting gene）：在一个基因内，编码序列（exon）与非编码序列（intron）相间排列。 跳跃基因（jumping gene）：可以在染色体上移动位置的基因。 假基因（pseudogene）：已经伤失功能，但是结构还存在的DNA序列。

转座子可以复制自身或者自身自由穿插在基因组内，有人认为它是病毒基因组的残留，也有认为是病毒的始祖（有学说认为病毒是细胞甩出去的东西）。有认为转座子会引起肿瘤，比如插入抑癌基因使其失活等等。人类细胞内的转座子在500万年前已全部失活，所以不用担心。自身具有转座酶的转座子可以进行自主复制和穿插，而失去转座酶的转座子需要依靠其他部分产生的转座酶进行转座，当然，也有转座子，其序列在漫长的进化过程中突变着突变着就失活了。

人类基因组：指人体dna分子所携带的全部遗传信息。由24条双链的dna分子组成（包括1~22号染色体dna与x、y染色体dna），上边有30亿个碱基对，30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。30亿个碱基对，太庞大了，无法精确的告知你序列是什么样的。但可以告诉你：人类基因组计划：1、概念：是指分析测定人类基因组的核苷酸序列。2、主要内容：绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转录图。绘制这四张图好比是建立一个“人体地图”，沿着地图中一个个路标，如“遗传标记”、“物理标记”等，可以一步步地找到每一个基因，搞清楚每一个基因的核苷酸序列。3、进展：2000年6月26日，6国科学家向世界宣布：“人类基因组草图”的绘制工作已经全部完成。预计到2003年，“人类基因组精图”的绘制工作也将全部完成。4、意义：（1）对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义；（有利于疾病的诊断和治疗。）（2）对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义；（有利于研究基因的表达和调控机制）；（有利于研究生物的进化。）（3）将推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济效益。（有利于培育优良的动植物品种）。另外，美国奎格u2022文特研究所和多伦多儿童医院以及加州大学的研究者日前公布了奎格u2022文特本人的基因组序列，这是世界上第一次公布单个个体二倍体的基因组序列，初步分析报告发表在最新一期的《plos生物学》上。

　　李宝键教授在“展望21世纪的生命科学”一文中谈到基因组研究计划研究重要性时，引用《Scinence》上“第三次技术命革”中的一句话：“下一个传大时代将是基因组革命时代，它正处于初期阶段。”在当前的研究水平上，只要涉及生命体重要现象的课题，几乎离不开对基因及其作用的分析。2000年6月26日，英美两国首脑会同公私两大人基因组测序集团向世人正式宣告，人基因组的工作草图已绘制完成。科学家把这作为生命科学进入新时代的标志，即后基因组时代(post-genome era)。因此有必要对基因组及其研究内容和进展作一个了解。　　1基因组学及其研究内容ue004　　基因组(GENOME)一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的，用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构，标志分子生物学的诞生，随着各学科的发展，当前生物学研究进入新的进代，在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。ue004　　基因组研究可以理解为：(1)基因表达概况研究，即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态，以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异，技术包括传统的RTPCR，RNase保护试验，RNA印迹杂交，但是其不足是一次只能做一个。新的高通量表达分析方法包括微点阵(microarrary)，基因表达序列分析(serial analysis of gene expression，SAGE)，DNA芯片(DNA chip)等；(2)基因产物-蛋白质功能研究，包括单个基因的蛋白质体外表达方法，以及蛋白质组研究；(3)蛋白质与蛋白质相互作用的研究，利用酵母双杂交系统，单杂交系统(one-hybrid sys　tem)，三杂交系统(thrdee-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system)等。　　1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学(Genomics)，指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学。因此，基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学(struc　tural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段，是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能，它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。随着1990年人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)的实施并取得巨大成就，同时模式生物(model organisms)基因组计划也在进行，并先后完成了几个物种的序列分析，研究重心从开始揭示生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对功能的研究上。第一个标志是功能基因组学的产生，第二个标志是蛋白质组学(proteome)的兴起。　　2 结构基因组学研究内容ue004　　结构基因组学(structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域，它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。遗传信息在染色体上，但染色体不能直接用来测序，必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解，使之成为较易操作的小的结构区域，这个过程就是基因作图。根据使用的标志和手段不同，作图有三种类型，即构建生物体基因组高分辨率的遗传图谱、物理图谱、转录图谱。　　2.1遗传图谱　　通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定他们的相对距离，一般用厘摩(cM，即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多，但是在DNA多态性技术未开发时，鉴定的连锁图很少，随着DNA多态性的开发，使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。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)；80年代后出现的有STR(短串联重复序列，又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。　　2.2物理图谱　　物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离［碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。以人类基因组物理图谱为例，它包括两层含义，一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS，其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆，进行测序，确定两端的cDNA序列，约200bp，设计合成引物，并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增；比较并纯化特异带；利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂交，使每隔100kb就有一个标志；二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段：首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体)，对YAC进行作图，得到重叠的YAC连续克隆系，被称为低精度物理作图，然后在几十个kb的DNA片段水平上进行，将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图.　　2.3转录图谱ue004　　利用EST作为标记所构建的分子遗传图谱被称为转录图谱。通过从cDNA文库中随机条区的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(EST)　，一般长300～500bp左右。一般说，mRNA的3＇ 端非翻译区(3＇-UTR)是代表每个基因的比较特异的序列，将对应于3＇-UTR的EST序列进行RH定位，即可构成由基因组成的STS图。截止到1998年12月底，在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中分布的植物EST的数目总和已达几万条，所测定的人基因组的EST达180万条以上。这些EST不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记，而且来自不同组织和器官的EST也为基因的功能研究提供了有价值的信息。此外，EST计划还为基因的鉴定提供了候选基因(cand　idantes)。其不足之处在于通过随机测序有时难以获得那些低丰度表达的基因和那些在特殊环境条件下(如生物胁迫和非生物胁迫)诱导表达的基因。因此，为了弥补EST计划的不足，必须开展基因组测序。通过分析基因组序列能够获得基因组结构的完整信息，如基因在染色体上的排列顺序，基因间的间隔区结构，启动子的结构以及内含子的分布等。　　3功能基因组学研究ue004　　功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(postgenomics)，它利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括：生物学功能，如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰；细胞学功能，如参与细胞间和细胞内信号传递途径；发育上功能，如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交，差示筛选，cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等，但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生，包括基因表达的系统分析，cDNA微阵列，DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异，因此需要建立模式生物体。　　比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性，克隆人类疾病基因，揭示基因功能和疾病分子机制，阐明物种进化关系，及基因组的内在结构。目前从模式生物基因组研究中得出一些规律：模式生物基因组一般比较小，但编码基因的比例较高，重复顺序和非编码顺序较少；其G+C%比较高；内含子和外显子的结构组织比较保守，剪切位点在多种生物中一致；DNA 冗余，即重复；绝大多数的核心生物功能由相当数量的orthologous蛋白承担；Synteny连锁的同源基因在不同的基因组中有相同的连锁关系等。模式生物基因组研究揭示了人类疾病基因的功能，利用基因顺序上的同源性克隆人类疾病基因，利用模式生物实验系统上的优越性，在人类基因组研究中的应用比较作图分析复杂性状，加深对基因组结构的认识。 此外，可利用诱变技术测定未知基因，基因组多样性以及生物信息学（Bioinformatics）的应用。　　4蛋白质组学研究　　基因是遗传信息的携带者，而全部生物功能的执行者却是蛋白质，它有自身的活动规律，因而仅仅从基因的角度来研究是远远不够的，必须研究由基因转录和翻译出蛋白质的过程，才能真正揭示生命的活动规律，由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科—　—蛋白质组学（proteomics）。蛋白质组（proteome）是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams于1994首先提出，并见于1995年7月的“Electrophonesis”上，指全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式，是一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分，蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。它从蛋白质水平上探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内相互作用，为临床诊断、病理研究、药物筛选、药物开发、新陈代谢途径等提供理论依据和基础。ue004 蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式，内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式（修饰形式）、结构、功能和相互作用方式等。它不同于传统的蛋白质学科，是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的，从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。但由于蛋白质具有多样性和可变性，复杂性，低表达蛋白质难以检测等，应该明确其研究的艰难性。总体上研究可以分为两个方面：对蛋白质表达模式（或蛋白质组成）研究，对蛋白质功能模式（目前集中在蛋白质相互作用网络关系）研究。对蛋白质组研究可以提供如下信息：从基因序列预测的基因产物是否以及何时被翻译；基因产物的相对浓度；翻译后被修饰的程度等。由于蛋白质数目小于基因组中开放阅读框（ORF, open reading frame）数目，因此提出功能蛋白质组学（functional proteomics），功能蛋白质指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质，只是总蛋白质组的一部分。功能蛋白质组学研究是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质研究之间的层次，是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。ue004　　对蛋白质组成分析鉴定，要求对蛋白质进行表征化，即分离、鉴定图谱化，包括两个步骤：蛋白质分离和鉴定。双向凝胶电泳（2-DGE）和质谱（MS）是主要的技术。近年来，有关技术和生物信息学在不断并迅速开发和发展中。蛋白质组研究技术体系包括：样品制备；双向聚丙烯酰胺凝胶电泳（two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-D PAGE）；蛋白质的染色；凝胶图像分析；蛋白质分析；蛋白质组数据库。其中三大关键是：双向凝胶电泳技术、质谱鉴定、计算机图像数据处理与蛋白质数据库。　　5与基因组学相关学科诞生ue004　　随着基因组学研究的不断深入，人类有望揭示生命物质世界的各种前所未知的规律，完全揭开生命之谜，进而驾驶生命，使之为人类的社会经济服务。基因组研究和其它学科研究交叉，促进一些学科诞生，如营养基因组学（nutritional genomics），环境基因组学（environmental genomics），药物基因组学（phamarcogenomics），病理基因组学（pathogenomics），生殖基因组学(reproductive genomics)，群体基因组学(population genomics)等。其中，生物信息学正成为备受关注的新型产业的支撑点。ue004　　生物信息学是以生物大分子为研究，以计算机为工具，运用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。研究重点体现在基因组学和蛋白质两个方面。首先是研究遗传物质的载体DNA及其编码的大分子量物质，以计算机为工具，研究各种学科交叉的生物信息学的方法，找出其规律性，进而发展出适合它的各种软件，对逐步增长的DNA 和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、发布、提取、加工、分析和发现。由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。其关注的研究热点包括：序列对比，基因识别和DNA序列分析，蛋白质结构预测，分子进化，数据库中知识发现（Knowledge Discovery in Database, KDD）。这一领域的重大科学问题有：继续进行数据库的建立和优化；研究数据库的新理论、新技术、新软件；进行若干重要算法的比较分析；进行人类基因组的信息结构分析；从生物信息数据出发开展遗传密码起源和生物进化研究；培养生物信息专业人员，建立国家生物医学数据库和服务系统［5］。20世纪末生物学数据的大量积累将导致新的理论发现或重大科学发现。生物信息学是基于数据库与知识发现的研究，对生命科学带来革命性的变化，对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响。　　邹承鲁教授在谈论21世纪的生命科学时讲到，生物学在20世纪已取得巨大的发展，数理科学广泛而又深刻地深入生物学的结果在新的高度上揭示了生命的奥妙，全面改变了生物学的面貌。生物学不仅是当前自然科学发展的热点，进入21世纪后将仍然如此。科学家称21世纪是信息时代。生物科学和信息科学结合，无疑是多个学科发展的必然结果。

基因组（GENOME）一词是1920年Winkles从GENes和chromosOEs铸成的，用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念（解涛等，2000）。1953年Watson和Crick发现DNA 双螺旋结构，标志分子生物学的诞生，随着各学科的发展，当前生物学研究进入新的时代，在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。基因组可以理解为：一，基因表达概况研究，即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态，以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异，技术包括传统的RT-PCR，Rnase保护试验，RNA印迹杂交。但是其不足是一次只能做一个，新的高通量表达分析方法包括微点阵（Microarrary），基因表达序列分析（serial analysis of gene expression, SAGE），DNA芯片（DNA chip）等；二，基因产物-蛋白质功能研究，包括单个基因的蛋白质体外表达方法，主要是利用DNA 重组技术，以及蛋白质组研究；三，蛋白质与蛋白质相互作用的研究，利用酵母双杂交系统，单杂交系统（one-hybrid system），三杂交系统(three-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system). 1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学（Genomics），指对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱），核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一门科学（李伟等，2000）。因此，基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）研究（李子银等，2000）。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段，是利用结构基因组学提供的信息相同地研究基因功能，它以高通量、大规模实验方法及统计计算机分析为特征。（参考资料：http://www.newcorn.com.cn/lunwen/jiyinzuxue-duan.htm

随着后基因组计划的进行，近年来已衍生出许多新的名词和概念，对它们的领会有助于我们更好地理解今后该领域的进展。1、功能基因组学是基因组时代的核心和焦点。其所要解决的问题包括如何识别基因组组成元素及注释重要元素的功能。已经知道，蛋白质是生命状态的直接体现。与低等生物不同的是，人类基因序列中只有约5%的序列是编码区（指导合成蛋白质），这部分基因组元素被称为"开放阅读框架（ORF）"，预测所有ORF并研究其产物功能是当前功能基因组学的首要任务；另95%以上的序列是基因的调控序列，这部分元素被称作非编码区，其中有很多是具有生物学功能意义的片段，对于了解各相关基因之间的调控关系非常重要，因此，对非编码区的功能研究将是功能基因组学的下一步研究热点。以下一些概念有的是在进行功能基因组学研究的过程中所运用的方法和技术。2、生物信息学人类和各种模式生物的基因组序列汇成如潮水般的DNA信息量。利用这些生物学数据和计算机技术，对这些基因组资料进行大规模比较，寻找其最大相似性（同源性），或搜索序列上的局部特征，或研究由同一个祖先基因特化而来的对应基因，或用进化分析方法，从而能够鉴定和预测未知的ORF或非编码区各元件的生物学功能。方法包括最大序列相似性搜索和序列摸体搜索、进化印迹搜索等。3、比较基因组学基因组的各个基因及其产物之间互相关联，互相作用。对同一物种不同个体的基因组进行比较，以及对不同物种的基因组进行比较，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。例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。4、结构基因组学即借助计算机技术，模拟出未知基因的蛋白质产物的立体结构，从而根据结构与功能的关系进行预测，还可以深入探求蛋白质为何具有特定的生物学功能。结构类识别的方法包括晶体衍射法、"穿线"法、三维模体搜索法等。目前蛋白质数据库每年可得到2000-3000个蛋白质的数据。5、蛋白质组学蛋白质随发育阶段、特定组织甚至所处环境的变迁而变化，反映了蛋白质后加工等作用，蕴藏着巨大的动态的生命活动信息量。基因序列分析难以处理的没有任何可比较序列的"孤儿"基因，有望从蛋白质组的表达变化规律中找到其生物学功能的线索，进而揭示出其在整个功能网络中的地位。蛋白质组的核心技术包括质谱分析技术。6、整体生物学是后基因组学研究的高层次发展。孤立研究某个基因组成分或其产物的功能常常难以说明问题，必须确定其在生物学功能网络上的地位，例如将其纳入生化途径中才能体现其完整的生物学功能。在这方面，国外已经建立了大肠杆菌等5种基因组全序列已测定的微生物的20种氨基酸的代谢图谱。7、DNA芯片这里是指包被在固相载体上的用于DNA高密度微点阵杂交技术。它是微电子学和分子生物学结合产生的新技术。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。可用于DNA序列测定、基因表达分析、基因分型、基因多态性分析、疾病的诊断、突变分析、药物筛选和微生物的鉴定等（祥见下文）。8、基因敲除利用小鼠胚胎干细胞，在体外改变其基因后再生出来带某个突变基因的小鼠，比较突变小鼠与正常小鼠的表型差别，从而鉴定该基因的功能。目前利用带抗性基因标记的载体插入小鼠染色体的方法，可提供大量的各种基因突变的小鼠胚胎干细胞。9、药物基因组学这是后基因组提出的一项重要课题。研究的主要内容是人的基因多型性或变异性是如何影响药物效果和安全性的。人们早已发现，同一种药物以同一剂量标准用药，不同个体会产生不同的效果和副作用，这与个体间基因的差别密切相关。目前已开始鉴定那些与药物分布、活化、作用、代谢以及消失有关的基因及其变异的情况。这些研究将使病人治疗前的基因检测成为现实，根据检测结果因人施药，提供不同的既安全又有效的药物，这潜藏着巨大的社会效益。

【答案】：D探针是带有特殊可检测标记的核酸片段，它具有特定的序列，能够与待测的核酸片段互补结合，因此可以用于检测核酸样品中的特定基因。人工合成的寡核苷酸片段、克隆的基因组DNA、cDNA均可在DNA印迹和RNA印迹中作探针，为了提高RNA印迹的敏感性，亦可选用RNA片段作为探针，而蛋白质不符合探针的定义。

免疫学的实验基本是仪抗原和抗体的特异性反应为基础的，很少用到和基因组学有关的技术。只有在涉及免疫的分子生物学、HLA分型、基因工程的疫苗时，才会用到基因组技术，如PCR、RNA印迹、核酸酶保护分析法、原位杂交、DNA重组技术、DNA杂交等等。

印迹的抑癌基因的杂合性丢失（LOH）、UPD或突变失活可能会导致某个抑癌基因的唯一有功能拷贝的丢失或不表达。印迹的癌基因的LOI或UPD则可能导致双等位基因表达，表达量成倍增加。印迹控制中心（指理论上可能会存在的某些对印迹现象有关键性影响的基因或顺式元件）的突变性失活, 可能会导致某个染色体印迹区域的多个印迹的癌基因的不正常表达。

研究发现，基因组印迹的分子机理与印迹基因DNA中胞嘧啶甲基化尤其是CpG岛的甲基化密切相关，胞嘧啶甲基化是DNA的一种共价修饰。另外还有特殊的染色质结构和反义转录产物等可能都是基因印迹产生和维持的重要因素。基因印迹中，卵子和精子中对同一基因的不同程度的甲基化，几乎所有的印迹基因都有一些序列成份在两个不同亲本来源的等位基因中仅有一方是甲基化。这些序列被称为“差异甲基化区域“（Differentially Methylated Regions）。它指基因组在传递信息的过程中，对基因或DNA片段打下标记或烙印的过程。

印迹基因在生长发育中尤其是胎儿和胎盘的生长发育中有重要作用，它还与细胞增殖有关，正常基因组印迹模式改变会引起一系列人类遗传性疾病，包括神经和精神发育异常的遗传性疾病以及儿童和成人的一些肿瘤。印迹基因还能帮助人们认识生物进化的本质。基因印迹在进化论意义上的优势可能就是有效地防止了单性生殖, 维持了遗传多样性, 但也增加了隐性突变转为显性的危险性。

基因组印记 是指基因组在传递遗传信息的过程中,对基因或DNA片段打下标识、烙印的过程。基因组印记(Genomic imprinting):又称遗传印记

基因组印迹（Genomic imprinting）又称基因组印记、遗传印迹、亲代印迹（Parental Imprinting ）或配子印迹，是指在配子或合子发生期间，来自亲本的等位基因或染色体在发育过程中产生专一性的加工修饰 ，导致双亲中某一方的等位基因被沉默,从而使后代体细胞中两个亲本来源的等位基因有不同的表达活性的现象。相应地，具有这种差异的基因就被称为印迹基因（imprinted genes）。

表观遗传学又称“拟遗传学”、“表遗传学”、“外遗传学”以及“后遗传学”（英文epigenetics），在生物学和特定的遗传学领域，研究的是在不改变dna序列的提前下，某些机制所引起的可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。表观遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。表观遗传现象包括dna甲基化、rna干扰、组织蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究这些“表观遗传现象”的建立和维持的机制。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控，有dna甲基化，基因印记，组蛋白共价修饰，染色质重塑。另一类为基因转录后的调控，包含基因组中非编码的rna，微小rna，反义rna，内含子及核糖开关等。表观遗传学指基因组相关功能上的改变而并不涉及核苷酸序列的变化。例如dna甲基化和组蛋白修饰，两者均能在不改变dna序列的前提下调节基因的表达。阻遏蛋白能通过结合沉默基因从而控制基因的表达。这些变化可能通过细胞分裂得以保留，并且可能持续几代。然而，这些变化都不涉及任何基因序列的改变，取而代之的是这些非基因因素导致生物体的基因表现出（或“自我表达”）不同。由于目前尚不清楚组蛋白的化学修饰是否可遗传，有人对于用此术语描述组蛋白的化学修饰也提出了异议。————————————————————————————————————————表观基因组（英语：epigenome）记录着一生物体的dna和组蛋白的一系列化学变化；这些变化可以被传递给该生物体的子代。改变表观基因会导致染色体结构以及基因作用发生变化。[1]表观基因参与基因表达、个体发展、组织分化和转座子的抑制过程。不同于其底层的基因，表观基因对于个体而言并不是基本静态不变的，而是可以被环境因素动态更改的。表观基因现在是癌症研究的热门话题之一。人类肿瘤由dna甲基化和组蛋白修改模式的破坏造成。————————————————————————————————两者有相互交叉的地方，就好像遗传学和基因组学一样。但总的来说，表观基因组学是基于表观遗传学的基础上，所以表观遗传学范围要大一点。

基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵子传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性，这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。在生殖细胞形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。发现的印记基因大约80%成簇，这些成簇的基因被位于同一条链上的顺式作用位点所调控，该位点被称做印记中心(imprinting center, IC)。印记基因的存在反映了性别的竞争，从发现的印记基因来看，父方对胚胎的贡献是加速其发育，而母方则是限制胚胎发育速度，亲代通过印记基因来影响其下一代，使它们具有性别行为特异性以保证本方基因在遗传中的优势。印记基因的异常表达引发伴有复杂突变和表型缺陷的多种人类疾病。研究发现许多印记基因对胚胎和胎儿出生后的生长发育有重要的调节作用，对行为和大脑的功能也有很大的影响，印记基因的异常同样可诱发癌症。 -巨舌-巨人症综合征(BWS )BWS患者表现为胚胎和胎盘过度增生，巨舌，巨大发育，儿童期易发生肿瘤。该病主要是由11号染色体上的IGF2和CDKN1C两个印记基因的错误表达引发，IGF2为父本表达的等位基因，CDKN1C为母本表达的等位基因。父本单亲二体型(uniparental disomies, UPDs)是引发BWS的主要原因，即IGF2基因双倍表达，CDKN1C基因不表达；次要原因是母本的CDKN1C等位基因发生突变[22]；极少数病例是由于母本的染色体发生移位造成CDKN1C基因失活和(或)造成母本的IGF2基因表达。其它一些印记基因在胚胎发育过程中的过量或缺失表达也可导致类似于BWS的综合征，如原来母本表达的IPL基因的不表达或母本的ASCL2基因逃避印记都将导致胚胎的过度发育。这表明父本表达的等位基因对胚胎的生长有促进作用，而母本表达的等位基因对胚胎的发育起到限制作用。基因组印记与Prader-Willi/Angelman综合征(PWS/AS)PWS表现为肥胖、身材矮小和轻度智力发育迟缓；AS表现为共济失调、过度活跃、严重智障、少语、表情愉悦，这两种疾病都和神经功能失调相关。PWS是由于突变导致父本印记基因在大脑中高表达所致，如SNPNP基因高表达；AS是由于母本的UBE3A基因的缺失或受到抑制所致，该基因编码泛素蛋白连接酶并在脑中表达。父本表达的SNRNP基因的微缺失可导致PWS，而在其上游进一步缺失则可导致AS，这说明这两个区域就是印记中心所在的位置。如果缺失父本染色体上的PWS印记中心将导致SNRNP基因以及附近的父本表达的等位基因被抑制，而缺失父本染色体上的AS印记中心则没什么变化，但若缺失母本染色体上的AS印记中心将导致UBE3A被抑制而导致AS。 印记丢失不仅影响胚胎发育并可诱发出生后的发育异常，从而导致癌症发生。如果抑癌基因有活性的等位基因失活便提高了发生癌症的几率，例如IGF2基因印记丢失将导致多种肿瘤,如Wilm"s 瘤。和印记丢失相关的疾病还有成神经细胞瘤，急性早幼粒细胞性白血病，横纹肌肉瘤和散发的骨肉瘤等。与基因组印记相关的疾病常常是由于印记丢失导致两个等位基因同时表达，或突变导致有活性的等位基因失活所致。调控基因簇的印记中心发生突变将导致一系列基因不表达，引发复杂综合征。基因组印记的本质仍为DNA修饰和蛋白修饰，所以和印记相关的蛋白发生突变也将导致表观遗传疾病。

表观遗传学又称“拟遗传学”、“表遗传学”、“外遗传学”以及“后遗传学”（英文epigenetics），在生物学和特定的遗传学领域，研究的是在不改变DNA序列的提前下，某些机制所引起的可遗传的基因表达或细胞表现型的变化。表观遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组织蛋白修饰等。与经典遗传学以研究基因序列影响生物学功能为核心相比，表观遗传学主要研究这些“表观遗传现象”的建立和维持的机制。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化，基因印记，组蛋白共价修饰，染色质重塑。另一类为基因转录后的调控，包含基因组中非编码的RNA，微小RNA，反义RNA，内含子及核糖开关等。表观遗传学指基因组相关功能上的改变而并不涉及核苷酸序列的变化。例如DNA甲基化和组蛋白修饰，两者均能在不改变DNA序列的前提下调节基因的表达。阻遏蛋白能通过结合沉默基因从而控制基因的表达。这些变化可能通过细胞分裂得以保留，并且可能持续几代。然而，这些变化都不涉及任何基因序列的改变，取而代之的是这些非基因因素导致生物体的基因表现出（或“自我表达”）不同。由于目前尚不清楚组蛋白的化学修饰是否可遗传，有人对于用此术语描述组蛋白的化学修饰也提出了异议。————————————————————————————————————————表观基因组（英语：Epigenome）记录着一生物体的DNA和组蛋白的一系列化学变化；这些变化可以被传递给该生物体的子代。 改变表观基因会导致染色体结构以及基因作用发生变化。[1] 表观基因参与基因表达、个体发展、组织分化和转座子的抑制过程。不同于其底层的基因，表观基因对于个体而言并不是基本静态不变的，而是可以被环境因素动态更改的。表观基因现在是癌症研究的热门话题之一。 人类肿瘤由 DNA 甲基化和组蛋白修改模式的破坏造成。————————————————————————————————两者有相互交叉的地方，就好像遗传学和基因组学一样。但总的来说，表观基因组学是基于表观遗传学的基础上，所以表观遗传学范围要大一点。

表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。印记基因可通过如下主要途径参与肿瘤的形成：①抑癌基因的两个等位基因若发生杂合缺失（loss of heterozygosity，LOH）或UPD等事件，使有功能的拷贝失活；②原癌基因印记丢失（loss of imprinting，LOI），导致双等位基因表达，基因产物成倍增加；③印迹中心功能丧失引起一组相关印记基因异常表达而导致癌变。 最早在Wilm"s瘤观察到印迹基因与癌相关，当时的研究发现，11p的杂合缺失总是母源等位基因的丢失。随后研究又发现，在11p15有成簇的印记基因，包括父源表达的IGF2，母源表达的生长抑制基因H19和CDKNIC（p57KIP2），这就提示，在11p15母源基因丢失时，导致了IGF2的表达保留，而上述两个生长抑制基因失去表达。目前已发现人类的多种癌症与印迹基因有关，不同类型的成人和儿童肿瘤中存在IGF2基因的印记丢失，包括乳腺癌、肝癌、肺癌、结肠癌、肉瘤、膀胱癌、宫颈癌、绒癌和睾丸肿瘤等。

1表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科2 表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。3 组印记与癌症 印记丢失不仅影响胚胎发育并可诱发出生后的发育异常，从而导致癌症发生。如果抑癌基因有活性的等位基因失活便提高了发生癌症的几率，例如IGF2基因印记丢失将导致多种肿瘤,如Wilm"s 瘤。和印记丢失相关的疾病还有成神经细胞瘤，急性早幼粒细胞性白血病，横纹肌肉瘤和散发的骨肉瘤等。

表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic impriting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。印记基因可通过如下主要途径参与肿瘤的形成：①抑癌基因的两个等位基因若发生杂合缺失（loss of heterozygosity，LOH）或UPD等事件，使有功能的拷贝失活；②原癌基因印记丢失（loss of imprinting，LOI），导致双等位基因表达，基因产物成倍增加；③印迹中心功能丧失引起一组相关印记基因异常表达而导致癌变。 最早在Wilm"s瘤观察到印迹基因与癌相关，当时的研究发现，11p的杂合缺失总是母源等位基因的丢失。随后研究又发现，在11p15有成簇的印记基因，包括父源表达的IGF2，母源表达的生长抑制基因H19和CDKNIC（p57KIP2），这就提示，在11p15母源基因丢失时，导致了IGF2的表达保留，而上述两个生长抑制基因失去表达。目前已发现人类的多种癌症与印迹基因有关，不同类型的成人和儿童肿瘤中存在IGF2基因的印记丢失，包括乳腺癌、肝癌、肺癌、结肠癌、肉瘤、膀胱癌、宫颈癌、绒癌和睾丸肿瘤等。

表观遗传学是指表观遗传学改变 (DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码 RNA 如 miRNA) 对 表观基因组基因表达的调节，这种调节不依赖基因序列的改变且可遗传表观。因素如 DNA 甲基化、组蛋白修饰和 miRNA 是对环境刺激因素变化的反映，这些表观遗传学因素相互作用以调节基因表达，控制细胞表型，所有这些表观遗传学因素都是维持机体内环境稳定所必需的，有助于正常生理功能的发挥。组蛋白的翻译后修饰不仅与染色体的重塑和功能紧密相关，而且在决定细胞命运、细胞生长以及致癌作用的过程中发挥着重要的作用，如组蛋白磷酸化就在有丝分裂、细胞死亡、DNA 损伤修复、DNA 复制和重组过程中发挥着直接的作用。组蛋白翻译后修饰多发生在组蛋白的 N-端尾部，包括甲基化、乙酰化、磷酸化、ADP-核糖基化、泛素化和小分子泛素化修饰，这些修饰有助于其他蛋白质与 DNA 的结合，从而产生协同或者拮抗作用来调控基因转录。例如，乙酰化使组蛋白尾部正电荷减少，从而削弱了与带负电荷 DNA 骨架的作用，而促进染色质呈开放状态, 甲基化激活或抑制基因功能主要依赖于修饰的位点，主要与赖氨酸残基的单甲基化、双甲基化或三甲基化有关。组蛋白修饰最基本的作用是调控基因表达。例如组蛋白甲基化多导致基因沉默，去甲基化则相反；乙酰化一般是转录激活，去乙酰化则相反。当然，也可在此基础上产生复杂的生物学效应。例如组蛋白去乙酰化酶 HDAC 可影响免疫系统；H3K4me3、H3K9me2 能够调控记忆的形成, 而且 H3K 甲基化与 X 染色体失活、基因组印记和异染色质形成有关；H3 乙酰化通过多种机制调控以来 ATP 的染色质重塑 ，并参与炎症反应；H2A、H2B 泛素化则与 DNA 损害反应有关；而 H3S28 磷酸化与 H3K27 乙酰化可激活转录并拮抗聚梳基因 polycomb 沉默，另外磷酸化不仅是某些信号转导通路的重要中间步骤，而且常与其他类型的修饰相互作用，共同参与细胞分裂、影响细胞周期。乙酰化是这些修饰中研究得最多的。组蛋白乙酰化与基因活化以及 DNA 复制相关，组蛋白的去乙酰化和基因的失活相关。乙酰化转移酶（HATs）主要是在组蛋白 H3、H4 的 N 端尾上的赖氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶（HDACs）则相反，不同位置的修饰均需要特定的酶来完成。乙酰化酶家族可作为辅激活因子调控转录，调节细胞周期，参与 DNA 损伤修复，还可作为 DNA 结合蛋白。去乙酰化酶家族则和染色体易位、转录调控、基因沉默、细胞周期、细胞分化和增殖以及细胞凋亡相关。组蛋白乙酰化和去乙酰化乙酰化修饰是一个在细胞核或细胞质的亚细胞器内广泛存在的翻译后修饰调控机制，参与了转录、趋化作用、新陈代谢、细胞信号转导、应激反应、蛋白质水解、细胞凋亡，以及神经元的发育等多个过程。赖氨酸乙酰化是一种典型的蛋白质翻译后修饰，最先在组蛋白中被发现。所以，起初的赖氨酸乙酰化研究一直集中于组蛋白领域 (Histone H1, H2, H3, H4)，研究人员发现这种修饰能够调节很多细胞功能，例如基因表达、核染色质重构和细胞周期。直到最近十年，赖氨酸乙酰化才被证明能够发生在除了组蛋白的其他蛋白质中，而且同样能够影响许多细胞内的调控过程。自从发现第 1 个非组蛋白 p53 的赖氨酸乙酰化修饰以来，越来越多的赖氨酸乙酰化修饰被发现，其中转录因子占了相当的比重。Choudhary 等鉴定出 29 个转录因子上的 40 个乙酰化位点，这些赖氨酸乙酰化修饰的转录因子调控着细胞中不同的生物学过程。（蛋白质乙酰化修饰研究进展）目前，对于 p53 的乙酰化修饰已经研究得较为清楚，在 p300/CBP 的催化下，p53 的 C 端 DNA 结合调控区域上发生多个赖氨酸位点的乙酰化修饰，从而激活 p53 上特异 DNA 结合区域的活化。还比如 AP-1，ATF-5，BMAL1，CBP,Cytokeratin，E2F-4,EF-1,HMG-1,Hsp90,Hsp70,ku-70,stat3,Ub,NF-E4,NF-Kb-p65 P73,Nrf2,P300,PTEN,Ref-1 等，修饰后的蛋白质可以对细胞内的各类通路进行精确的调节与控制。组蛋白甲基化是指在组蛋白甲基转移酶催化下组蛋白 H3 和 H4 的 N 端赖氨酸或者精氨酸残基发生的甲基化，组蛋白赖氨酸甲基化由不同的特异性组蛋白赖氨酸甲基转移酶催化。SUV39 蛋白是第一个被发现的组蛋白甲基转移酶，能特异性地使组蛋白 H3K9 甲基化。根据每一位点甲基化程度的不同，赖氨酸残基能分别被单甲基化、双甲基化和三甲基化。组蛋白磷酸化在有丝分裂、细胞死亡、DNA 损伤修复、DNA 复制和重组过程中发挥着直接的作用。例如，组蛋白 H3N 端的磷酸化可能促进染色质在有丝分裂期间的凝集。在哺乳动物中，aurora B 是有丝分裂时 H3S10 磷酸化的激酶，但是在存在 aurora B 对 H3S10 的磷酸化是不够的。牛痘苗相关激酶 1 是哺乳动物 NHK1 的同系物，它能在体内和体外直接使组蛋白 H3T3 和 H3S10 磷酸化，而失去 VPK1 的活性，组蛋白 H3 的磷酸化也将减少。组蛋白 H1 被细胞周期蛋白依赖的磷酸化是其翻译后主要的修饰作用。组蛋白 H1 的磷酸化能够影响 DNA 二级结构的改变和染色体凝集状态的改变。另一方面，组蛋白 H1 的磷酸化需要 DNA 的复制，并且激活 DNA 复制的蛋白激酶也促进组蛋白 H1 的磷酸化。组蛋白 H4 N 端的磷酸化可能促进染色质在有丝分裂期间的凝集。组蛋白 H1 的磷酸化能够影响 DNA 二级结构的改变和染色体凝集状态的改变。此外，组蛋白 H1 的磷酸化需要 DNA 的复制，并且激活 DNA 复制的蛋白激酶也促进组蛋白 H1 的磷酸化。因此，二者存在一个协同发生的机制。

Sanger法测序原理：　利用一种DNA聚合酶来延伸结合在待定序列模板上的引物。直到掺入一种链终止核苷酸为止。每一次序列测定由一套四个单独的反应构成，每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)，并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3-OH基团，使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止。终止点由反应中相应的双脱氧而定。每一种dNTPs和ddNTPs的相对浓度可以调整，使反应得到一组长几百至几千碱基的链终止产物。它们具有共同的起始点，但终止在不同的的核苷酸上，可通过高分辨率变性凝胶电泳分离大小不同的片段，凝胶处理后可用X-光胶片放射自显影或非同位素标记进行检测。DNA的复制需要：DNA聚合酶，单链DNA模板，带有3"-OH末端的单链寡核苷酸引物，4种dNTP（dATP、dGTP、dTTP和dCTP）。聚合酶用模板作指导，不断地将dNTP加到引物的3"-OH末端，使引物延伸，合成出新的互补DNA链。如果加入一种特殊核苷酸，双脱氧核苷三磷酸（ddNTP），因它在脱氧核糖的3"位置缺少一个羟基，故不能同后续的dNTP形成磷酸二酯键。如，存在ddCTP、dCTP和三种其他的dNTP（其中一种为α-32P标记）的情况下，将引物、模板和DNA聚合酶一起保温，即可形成一种全部具有相同的5"-引物端和以ddC残基为3"端结尾的一系列长短不一片段的混合物。经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离制得的放射性自显影区带图谱将为新合成的不同长度的DNA链中C的分布提供准确信息，从而将全部C的位置确定下来。类似的方法，在ddATP、ddGTP和ddTTP存在的条件下，可同时制得分别以ddA、ddG和ddT残基为3‘端结尾的三组长短不一的片段。将制得的四组混合物平行地点加在变性聚丙烯酰胺凝胶电泳板上进行电泳，每组制品中的各个组分将按其链长的不同得到分离，制得相应的放射性自显影图谱。从所得图谱即可直接读得DNA的碱基序列。

现在全基因组测序用鸟枪法，把所有DNA打碎成短片段，测出所有片段的序列再用超级计算机进行拼接。你说的是老方法，先构建大的长片段文库，这些长片段互相重叠，能涵盖全部基因组，即所谓的骨架scaffold。然后在对文库里每一个克隆进行亚克隆，应该还进行亚亚克隆，得到可以直接测序的短片段克隆，即所谓的可以测序得到Reads的克隆。每个Reads的序列拼接起来，逐级拼接，最后得出每一个长片段克隆的序列，最后进行长片段克隆的拼接，得到每一条染色体的序列。实际上老方法就是分级克隆，再拼接，鸟枪法就是直接得到短片段，不经过克隆，对短片段直接测序、拼接。人类基因组计划最初使用老方法，后来一个公司使用了鸟枪法，最后两种方法同时完成。

摘要： 从1977年第一代DNA测序技术（Sanger法）[1] 发展至今三十多年时间，测序技术已取得了相当大的发展，从第一代到第三代乃至第四代，测序读长从长到短，再从短到长。虽然就当前形势看来第二代短读长测序技术在全球测序市场上仍然占有着绝对的优势位置，但第三和第四代测序技术也已在这一两年的时间中快速发展着。测序技术的每一次变革，也都对基因组研究，疾病医疗研究，药物研发，育种等领域产生巨大的推动作用。在这里我主要对当前的测序技术以及它们的测序原理做一个简单的小结。 生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。以上图1（右键打开图片可查看大图，下同）所描述的是自沃森和克里克在1953年建立DNA双螺旋结构以来，整个测序技术的发展历程。 第一代测序技术 第一代DNA测序技术用的是1975年由桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法或者是1976-1977年由马克西姆（Maxam）和吉尔伯特（Gilbert）发明的化学法（链降解）. 并在1977年，桑格测定了第一个基因组序列，是噬菌体X174的，全长5375个碱基[1]。自此，人类获得了窥探生命遗传差异本质的能力，并以此为开端步入基因组学时代。研究人员在Sanger法的多年实践之中不断对其进行改进。在2001年，完成的首个人类基因组图谱就是以改进了的Sanger法为其测序基础，Sanger法核心原理是：由于ddNTP的2"和3"都不含羟基，其在DNA的合成过程中不能形成磷酸二酯键，因此可以用来中断DNA合成反应，在4个DNA合成反应体系中分别加入一定比例带有放射性同位素标记的ddNTP（分为：ddATP,ddCTP,ddGTP和ddTTP），通过凝胶电泳和放射自显影后可以根据电泳带的位置确定待测分子的DNA序列（图2）。这个 网址 为sanger测序法制作了一个小短片，形象而生动。 值得注意的是，就在测序技术起步发展的这一时期中，除了Sanger法之外还出现了一些其他的测序技术，如焦磷酸测序法、链接酶法等。其中，焦磷酸测序法是后来Roche公司454技术所使用的测序方法2–4，而连接酶测序法是后来ABI公司SOLID技术使用的测序方法2,4，但他们的共同核心手段都是利用了Sanger1中的可中断DNA合成反应的dNTP。 第二代测序技术 总的说来，第一代测序技术的主要特点是测序读长可达1000bp，准确性高达99.999%，但其测序成本高，通量低等方面的缺点，严重影响了其真正大规模的应用。因而第一代测序技术并不是最理想的测序方法。经过不断的技术开发和改进，以Roche公司的454技术、illumina公司的Solexa，Hiseq技术和ABI公司的Solid技术为标记的第二代测序技术诞生了。第二代测序技术大大降低了测序成本的同时，还大幅提高了测序速度，并且保持了高准确性，以前完成一个人类基因组的测序需要3年时间，而使用二代测序技术则仅仅需要1周，但在序列读长方面比起第一代测序技术则要短很多。表1和图3对第一代和第二代测序技术各自的特点以及测序成本作了一个简单的比较5，以下我将对这三种主要的第二代测序技术的主要原理和特点作一个简单的介绍。 Illumine Illumina公司的Solexa和Hiseq应该说是目前全球使用量最大的第二代测序机器，这两个系列的技术核心原理是相同的2,4。这两个系列的机器采用的都是边合成边测序的方法，它的测序过程主要分为以下4步，如图4. u200b （1）DNA待测文库构建 利用超声波把待测的DNA样本打断成小片段，目前除了组装之外和一些其他的特殊要求之外，主要是打断成200-500bp长的序列片段，并在这些小片段的两端添加上不同的接头，构建出单链DNA文库。 u200b （2）Flowcell Flowcell是用于吸附流动DNA片段的槽道，当文库建好后，这些文库中的DNA在通过flowcell的时候会随机附着在flowcell表面的channel上。每个Flowcell有8个channel，每个channel的表面都附有很多接头，这些接头能和建库过程中加在DNA片段两端的接头相互配对（这就是为什么flowcell能吸附建库后的DNA的原因），并能支持DNA在其表面进行桥式PCR的扩增。 u200b （3）桥式PCR扩增与变性 桥式PCR以Flowcell表面所固定的接头为模板，进行桥形扩增，如图4.a所示。经过不断的扩增和变性循环，最终每个DNA片段都将在各自的位置上集中成束，每一个束都含有单个DNA模板的很多分拷贝，进行这一过程的目的在于实现将碱基的信号强度放大，以达到测序所需的信号要求。 （4）测序 测序方法采用边合成边测序的方法。向反应体系中同时添加DNA聚合酶、接头引物和带有碱基特异荧光标记的4中dNTP（如同Sanger测序法）。这些dNTP的3"-OH被化学方法所保护，因而每次只能添加一个dNTP。在dNTP被添加到合成链上后，所有未使用的游离dNTP和DNA聚合酶会被洗脱掉。接着，再加入激发荧光所需的缓冲液，用激光激发荧光信号，并有光学设备完成荧光信号的记录，最后利用计算机分析将光学信号转化为测序碱基。这样荧光信号记录完成后，再加入化学试剂淬灭荧光信号并去除dNTP 3"-OH保护基团，以便能进行下一轮的测序反应。Illumina的这种测序技术每次只添加一个dNTP的特点能够很好的地解决同聚物长度的准确测量问题，它的主要测序错误来源是碱基的替换，目前它的测序错误率在1%-1.5%之间，测序周期以人类基因组重测序为例，30x测序深度大约为1周。 Roche 454 Roche 454测序系统是第一个商业化运营二代测序技术的平台。它的主要测序原理是（图5 abc）2： （1）DNA文库制备 454测序系统的文件构建方式和illumina的不同，它是利用喷雾法将待测DNA打断成300-800bp长的小片段，并在片段两端加上不同的接头，或将待测DNA变性后用杂交引物进行PCR扩增，连接载体，构建单链DNA文库（图5a）。 （2）Emulsion PCR （乳液PCR，其实是一个注水到油的独特过程） 454当然DNA扩增过程也和illumina的截然不同，它将这些单链DNA结合在水油包被的直径约28um的磁珠上，并在其上面孵育、退火。 乳液PCR最大的特点是可以形成数目庞大的独立反应空间以进行DNA扩增。其关键技术是“注水到油”（水包油），基本过程是在PCR反应前，将包含PCR所有反应成分的水溶液注入到高速旋转的矿物油表面，水溶液瞬间形成无数个被矿物油包裹的小水滴。这些小水滴就构成了独立的PCR反应空间。理想状态下，每个小水滴只含一个DNA模板和一个磁珠。 这些被小水滴包被的磁珠表面含有与接头互补的DNA序列，因此这些单链DNA序列能够特异地结合在磁珠上。同时孵育体系中含有PCR反应试剂，所以保证了每个与磁珠结合的小片段都能独立进行PCR扩增，并且扩增产物仍可以结合到磁珠上。当反应完成后，可以破坏孵育体系并将带有DNA的磁珠富集下来。进过扩增，每个小片段都将被扩增约100万倍，从而达到下一步测序所要求的DNA量。 （3）焦磷酸测序 测序前需要先用一种聚合酶和单链结合蛋白处理带有DNA的磁珠，接着将磁珠放在一种PTP平板上。这种平板上特制有许多直径约为44um的小孔，每个小孔仅能容纳一个磁珠，通过这种方法来固定每个磁珠的位置，以便检测接下来的测序反应过程。 测序方法采用焦磷酸测序法，将一种比PTP板上小孔直径更小的磁珠放入小孔中，启动测序反应。测序反应以磁珠上大量扩增出的单链DNA为模板，每次反应加入一种dNTP进行合成反应。如果dNTP能与待测序列配对，则会在合成后释放焦磷酸基团。释放的焦磷酸基团会与反应体系中的ATP硫酸化学酶反应生成ATP。生成的ATP和荧光素酶共同氧化使测序反应中的荧光素分子并发出荧光，同时由PTP板另一侧的CCD照相机记录，最后通过计算机进行光信号处理而获得最终的测序结果。由于每一种dNTP在反应中产生的荧光颜色不同，因此可以根据荧光的颜色来判断被测分子的序列。反应结束后，游离的dNTP会在双磷酸酶的作用下降解ATP，从而导致荧光淬灭，以便使测序反应进入下一个循环。由于454测序技术中，每个测序反应都在PTP板上独立的小孔中进行，因而能大大降低相互间的干扰和测序偏差。454技术最大的优势在于其能获得较长的测序读长，当前454技术的平均读长可达400bp，并且454技术和illumina的Solexa和Hiseq技术不同，它最主要的一个缺点是无法准确测量同聚物的长度，如当序列中存在类似于PolyA的情况时，测序反应会一次加入多个T，而所加入的T的个数只能通过荧光强度推测获得，这就有可能导致结果不准确。也正是由于这一原因，454技术会在测序过程中引入插入和缺失的测序错误。 Solid技术 Solid测序技术是ABI公司于2007年开始投入用于商业测序应用的仪器。它基于连接酶法，即利用DNA连接酶在连接过程之中测序（图6）2,4。它的原理是： （1）DNA文库构建 片段打断并在片段两端加上测序接头，连接载体，构建单链DNA文库。 （2）Emulsion PCR Solid的PCR过程也和454的方法类似，同样采用小水滴emulsion PCR，但这些微珠比起454系统来说则要小得多，只有1um。在扩增的同时对扩增产物的3"端进行修饰，这是为下一步的测序过程作的准备。3"修饰的微珠会被沉积在一块玻片上。在微珠上样的过程中，沉积小室将每张玻片分成1个、4个或8个测序区域（图6-a）。Solid系统最大的优点就是每张玻片能容纳比454更高密度的微珠，在同一系统中轻松实现更高的通量。 （3）连接酶测序 这一步是Solid测序的独特之处。它并没有采用以前测序时所常用的DNA聚合酶，而是采用了连接酶。Solid连接反应的底物是8碱基单链荧光探针混合物，这里将其简单表示为：3"-XXnnnzzz-5"。连接反应中，这些探针按照碱基互补规则与单链DNA模板链配对。探针的5"末端分别标记了CY5、Texas Red、CY3、6-FAM这4种颜色的荧光染料（图6-a）。这个8碱基单链荧光探针中，第1和第2位碱基（XX）上的碱基是确定的，并根据种类的不同在6-8位（zzz）上加上了不同的荧光标记。这是Solid的独特测序法，两个碱基确定一个荧光信号，相当于一次能决定两个碱基。这种测序方法也称之为两碱基测序法。当荧光探针能够与DNA模板链配对而连接上时，就会发出代表第1，2位碱基的荧光信号，图6-a和图6-b中的比色版所表示的是第1，2位碱基的不同组合与荧光颜色的关系。在记录下荧光信号后，通过化学方法在第5和第6位碱基之间进行切割，这样就能移除荧光信号，以便进行下一个位置的测序。不过值得注意的是，通过这种测序方法，每次测序的位置都相差5位。即第一次是第1、2位，第二次是第6、7位……在测到末尾后，要将新合成的链变性，洗脱。接着用引物n-1进行第二轮测序。引物n-1与引物n的区别是，二者在与接头配对的位置上相差一个碱基（图6-a. 8）。也即是，通过引物n-1在引物n的基础上将测序位置往3"端移动一个碱基位置，因而就能测定第0、1位和第5、6位……第二轮测序完成，依此类推，直至第五轮测序，最终可以完成所有位置的碱基测序，并且每个位置的碱基均被检测了两次。该技术的读长在2×50bp，后续序列拼接同样比较复杂。由于双次检测，这一技术的原始测序准确性高达99.94%，而15x覆盖率时的准确性更是达到了99.999%，应该说是目前第二代测序技术中准确性最高的了。但在荧光解码阶段，鉴于其是双碱基确定一个荧光信号，因而一旦发生错误就容易产生连锁的解码错误。 第三代测序技术 测序技术在近两三年中又有新的里程碑。以PacBio公司的SMRT和Oxford Nanopore Technologies纳米孔单分子测序技术，被称之为第三代测序技术。与前两代相比，他们最大的特点就是单分子测序，测序过程无需进行PCR扩增。 其中PacBio SMRT技术其实也应用了边合成边测序的思想5，并以SMRT芯片为测序载体。基本原理是： DNA聚合酶和模板结合,4色荧光标记 4 种碱基（即是dNTP）,在碱基配对阶段,不同碱基的加入,会发出不同光,根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。同时这个 DNA 聚合酶是实现超长读长的关键之一,读长主要跟酶的活性保持有关,它主要受激光对其造成的损伤所影响。PacBio SMRT技术的一个关键是怎样将反应信号与周围游离碱基的强大荧光背景区别出来。他们利用的是ZMW（零模波导孔）原理：如同微波炉壁上可看到的很多密集小孔。小孔直径有考究,如果直径大于微波波长,能量就会在衍射效应的作用下穿透面板而泄露出来，从而与周围小孔相互干扰。如果孔径小于波长,能量不会辐射到周围，而是保持直线状态（光衍射的原理）,从而可起保护作用。同理,在一个反应管(SMRTCell:单分子实时反应孔)中有许多这样的圆形纳米小孔, 即 ZMW(零模波导孔),外径 100多纳米,比检测激光波长小(数百纳米),激光从底部打上去后不能穿透小孔进入上方溶液区,能量被限制在一个小范围(体积20X 10-21 L)里,正好足够覆盖需要检测的部分,使得信号仅来自这个小反应区域,孔外过多游离核苷酸单体依然留在黑暗中,从而实现将背景降到最低。另外，可以通过检测相邻两个碱基之间的测序时间，来检测一些碱基修饰情况，既如果碱基存在修饰，则通过聚合酶时的速度会减慢，相邻两峰之间的距离增大，可以通过这个来之间检测甲基化等信息（图7）。SMRT技术的测序速度很快，每秒约10个dNTP。但是，同时其测序错误率比较高（这几乎是目前单分子测序技术的通病），达到15%,但好在它的出错是随机的，并不会像第二代测序技术那样存在测序错误的偏向，因而可以通过多次测序来进行有效的纠错。 Oxford Nanopore Technologies公司所开发的纳米单分子测序技术与以往的测序技术皆不同，它是基于电信号而不是光信号的测序技术5。该技术的关键之一是，他们设计了一种特殊的纳米孔，孔内共价结合有分子接头。当DNA碱基通过纳米孔时，它们使电荷发生变化，从而短暂地影响流过纳米孔的电流强度（每种碱基所影响的电流变化幅度是不同的），灵敏的电子设备检测到这些变化从而鉴定所通过的碱基（图8）。 该公司在去年基因组生物学技术进展年会(AGBT)上推出第一款商业化的纳米孔测序仪，引起了科学界的极大关注。纳米孔测序（和其他第三代测序技术）有望解决目前测序平台的不足，纳米孔测序的主要特点是：读长很长，大约在几十kb，甚至100 kb;错误率目前介于1%至4%，且是随机错误，而不是聚集在读取的两端;数据可实时读取;通量很高(30x人类基因组有望在一天内完成);起始DNA在测序过程中不被破坏;以及样品制备简单又便宜。理论上，它也能直接测序RNA。 纳米孔单分子测序计算还有另一大特点，它能够直接读取出甲基化的胞嘧啶，而不必像传统方法那样对基因组进行bisulfite处理。这对于在基因组水平直接研究表观遗传相关现象有极大的帮助。并且改方法的测序准确性可达99.8%，而且一旦发现测序错误也能较容易地进行纠正。但目前似乎还没有应用该技术的相关报道。 其他测序技术 目前还有一种基于半导体芯片的新一代革命性测序技术——Ion Torrent6。该技术使用了一种布满小孔的高密度半导体芯片， 一个小孔就是一个测序反应池。当DNA聚合酶把核苷酸聚合到延伸中的DNA链上时，会释放出一个氢离子，反应池中的PH发生改变，位于池下的离子感受器感受到H+离子信号，H+离子信号再直接转化为数字信号，从而读出DNA序列（图9）。这一技术的发明人同时也是454测序技术的发明人之一——Jonathan Rothberg，它的文库和样本制备跟454技术很像，甚至可以说就是454的翻版，只是测序过程中不是通过检测焦磷酸荧光显色，而是通过检测H+信号的变化来获得序列碱基信息。Ion Torrent相比于其他测序技术来说，不需要昂贵的物理成像等设备，因此，成本相对来说会低，体积也会比较小，同时操作也要更为简单，速度也相当快速，除了2天文库制作时间，整个上机测序可在2-3.5小时内完成，不过整个芯片的通量并不高，目前是10G左右，但非常适合小基因组和外显子验证的测序。 小结 以上，对各代测序技术的原理做了简要的阐述，这三代测序技术的特点比较汇总在以下表1和表2中。其中测序成本，读长和通量是评估该测序技术先进与否的三个重要指标。第一代和第二代测序技术除了通量和成本上的差异之外，其测序核心原理（除Solid是边连接边测序之外）都是基于边合成边测序的思想。第二代测序技术的优点是成本较之一代大大下降，通量大大提升，但缺点是所引入PCR过程会在一定程度上增加测序的错误率，并且具有系统偏向性，同时读长也比较短。第三代测序技术是为了解决第二代所存在的缺点而开发的，它的根本特点是单分子测序，不需要任何PCR的过程，这是为了能有效避免因PCR偏向性而导致的系统错误，同时提高读长，并要保持二代技术的高通量，低成本的优点。 表1：测序技术的比较 表2：主流测序机器的成本测序比较 以下图10展示了当前全球测序仪的分布情况。图中的几个热点区主要分布在中国的深圳（主要是华大），南欧，西欧和美国。 参考文献 原文链接： http://www.huangshujia.me/2013/08/02/2013-08-02-An-Introduction-of-NGS-Sequence.html

真核生物全基因组测序通常采用以下几种方法:1. 短片段序列拼接法(Shotgun sequencing)。先将基因组DNA机械粉碎为较短的片段,再进行序列测定,最后通过生物信息学的方法拼接成完整的基因组序列。这种方法较常用。2. BAC测序(BAC-by-BAC sequencing)。首先根据BAC克隆技术构建真核生物DNA文库,然后选择覆盖整个基因组的BAC克隆进行序列测定,最后拼接组装。这种方法较传统,现已较少使用。3. 茎环序列测定(Scaffolding)。在短枪排序的结果基础上,设计特异探针进行茎环测定,获得较长的DNA序列,这些长序列作为参考序列拼接短片段,获得初步的基因组序列。4. 生物信息学预测和验证(Bioinformatics prediction)。通过已知的相关生物体的基因组信息,利用生物信息学软件进行同源序列预测和比较,设计DNA片段进行验证测序,最后与短片段序列拼接产生基因组序列。5. 第三代测序补充(Third Generation Sequencing)。采用帕比奥或纳米孔等第三代测序平台获得较长的读长序列,与第二代测序的短片段序列结合,可以更容易拼接出高质量的基因组序列。

λ噬菌体的基因组长达50 Kb，共61个基因。

(1)cDNA文库是指细胞全部mRNA通过逆转录得到cDNA后被克隆的总和。cDNA的组成特点是片段中不含基因的内含子和其他调控序列。cDNA文库构建基本步骤：①制备mRNA：全RNA提取与mRNA的分离提纯；②合成cDNA：oligo dT与mRNA3"端poly(A)杂交作为引物合成第一链，第二链合成是以第一链为模板，DNA聚合酶催化。常用RNase H切割mRNA-cDNA杂合链中的mRNA序列产生的小片段为引物合成第二链的片段，再连接成完整链；③制备载体DNA：由于cDNA分子的长度在0. 5～8kb，常用的质粒载体和噬菌体载体都可以，载体选择根据文库用途确定，如噬菌粒载体具有噬菌体的高效性和质粒载体系统可以利用蓝白斑筛选的便利；④cDNA的分子克隆：cDNA连入载体，转化重组体，扩增；⑤对构建的cDNA文库进行鉴定，测定文库包含的克隆数，评价文库质量。文库是否有价值主要从文库含量和插入片段的大小来评价，所构建文库必须有足够多的克隆数以确保基因组cDNA每一个序列至少有1个拷贝在文库内。(2)cDNA文库同基因组文库的差别主要在于基因组文库(尤其是真核生物的基因组文库)可能包含有非编码序列，含有更丰富的遗传信息。

构建基因组文库的步骤A 分离基因组DNA；B 用超声波或限制酶等进行基因组DNA部分或完全降解；C 将降解物进行分级得到所需大小DNA片段；D 将DNA片段与载体连接(一般用λ噬菌体载体)；E 将重组体导入宿主细胞；F 最后筛选鉴定重组子克隆。建立基因组文库的方法2—λ噬菌体基因组文库 可插入较大片段，最大可达23kb建立基因组文库的其他方法：cosmid基因组文库 YAC基因组文库 BAC基因组文库基因文库的质量标准：重组克隆的总数不宜过大， 以减轻筛选工作的压力；载体的装载量最好大于基因的长度， 避免基因被分隔克隆；克隆与克隆之间必须存在足够长度的重叠区域, 以利克隆排序；克隆片段易于从载体分子上完整卸下,重组克隆能稳定保存、扩增、筛选建立cDNA文库的基本步骤 (1)隔离总RNA和净化mRNA (2)合成的双链互补脱氧核糖核酸适合插入一个克隆载体(3)克隆cDNA合适的向量(4)转移到合适的宿主细胞的重组载体(5)筛查阳性克隆cDNA克隆的策略(1)自身引导的第二链合成+同聚物加尾（2）cDNA克隆方法的改进。尾随第一链寡核苷酸（DC）允许使用寡核苷酸引物（ DG）将要开展的第二链（3）cDNA的定向克隆从基因文库中筛选分离目的基因克隆(1)制备核酸探针进行杂交筛选(2) 制备抗体进行免疫杂交筛选(3)根据生物大分子间的相互作用筛选目的基因(4)利用PCR技术筛选目的基因文库(5)利用噬菌体表面展示技术分离目的cDNA克隆：噬菌体展示(phage display)：是在噬菌体表面表达已融合到噬菌体外壳蛋白的重组蛋白或多肽的技术。应用噬菌体展示技术的关键是构建表达性基因文库，这种文库称为噬菌体展示文库(phage display library )。常用的构建噬菌体显示文库的表达载体有两类：丝状噬菌体和以这些噬菌体复制起始序列为基础构建的噬菌粒(phagemid)。mRNA差别显示技术原理：在 mRNA3′端的 poly (A)5"上游的 2个碱基只有 1 2种组合。与此相对应，共可人工合成12种不同的下游引物，用以反转录mRNA 合成cDNA第一条链。这种引物通常称为3"端锚定引物，它由Oligo-d T后面接上两个碱基 (如 5′T1 1 - 1 2 MN3′, M=G、C或 A; N=A、G、C或 T)构成。这样，每一种此类人工合成的寡核苷酸引物，都将能够把总mRNA群体的1/12分子反转录成mRNA-cDNA杂交分子。由此可知，使用5′T1 1 - 1 2 MN3′引物，可以将整个mRNA群体在cDNA水平上，分成大致相等的但序列结构不同的12份亚群体。DDRT-PCR的主要步骤：Ⅰ.从不同发育阶段或不同基因型的细胞群体中分离mRNA，并以3"锚定引物作为反转录的引物，合成第一链cDNA；Ⅱ.用5"随机引物和某个3"端锚定引物对扩增第一链(掺入32P-dNTP)；Ⅲ.用DNA变性测序胶分离扩增产物，X光片曝光后检测差别条带；Ⅳ.回收特异性差别条带；Ⅴ.用同一引物对扩增已回收的DNA条带；Ⅵ.用Northern，Southern及测序法分析所得的条带；Ⅶ.以该DNA片段做探针，筛选全长cDNA或核基因。 DNA插入诱变法分离目的基因DNA插入诱变法主要用于植物目的基因的克隆分离研究。其基本原理是，当一段特定的DNA序列插入到植物基因的内部或其邻近位置时，一般会诱导该基因发生突变形成突变体植株，或者在插入位置产生一个新的基因。 如果该DNA插入序列是已知的，便可用它作为DNA分子探针，从突变体植株的基因组DNA文库中筛选得到突变基因片段。然后利用此突变基因片段制备探针，从野生型植株的基因组DNA文库中克隆出野生型的目的基因。这样，插入的DNA序列相当于在植物基因上贴了一张标签，因此，DNA插入诱变法又叫DNA标签法(DNA tagging)。差别杂交和减法杂交技术分离目的基因差别杂交构建了基因文库后，如没有任何可供选择的探针进行筛选，或没有任何有关目的基因的核苷酸序列信息时，可以考虑用差别杂交法筛选目的基因片段。差别杂交(Differential hybridization)也称为差别筛选(Differential screening)法。特别适用于分离在特定组织中或发育的特定阶段表达的基因以及受生长因子调控的基因，亦可有效地用来分离经特殊处理诱导表达的基因。差别杂交的技术原理：有目的基因能正常表达和不能表达的两个不同的细胞群体。在这种情况下，分别制备两种不同细胞群体的mRNA提取物，其中一个群体含有一定比例的目的基因mRNA ，另一个群体不含有目的基因mRNA。差别杂交的技术原理过程：以这两种总mRNA(或是它们的cDNA拷贝)为探针，分别对由表达目的基因的细胞群体构建的cDNA文库进行筛选。当以目的基因表达的mRNA群体为探针时，所有包含重组体的菌落都呈阳性反应，在X光底片上呈现黑色斑点;而以目的基因不表达的mRNA群体为探针时，除了含有目的基因的菌落外，其余的所有菌落都呈阳性反应，在X光底片上呈现黑色斑点。比较这两种底片并对照原平板，变可以挑选出含有目的基因的菌落，供进一步研究用。差别杂交法的局限性：首先，差别杂交的灵敏度比较低，不适合低丰度mRNA的目的基因的分离。其次，差别杂交需要筛选大量的杂交滤膜，鉴定大量的噬菌斑，是一项十分耗时耗力的工作；第三，差别杂交重复性差。差别杂交涉及文库的滤膜影印，不同滤膜之间的DNA保有量往往不均一，杂交所得的信号强度也会不一致，需要重新进行点杂交，以做进一步的阳性克隆鉴定工作 。mRNA减法杂交基本原理：从表达目的基因的组织中提取mRNA并反转录成为cDNA，然后与无目的基因表达的组织中提取的mRNA做过量杂交，在两种组织中均表达的基因产物形成程cDNA/mRNA双链杂交分子，而特异mRNA反转录的cDNA片段仍然保持单链状态，这种单链cDNA分离出来即为差异表达的序列。基因突变技术分为两大类：位点特异性突变和随机突变。位点特异性突变又分两种类型：一类是通过寡核苷酸介导的基因突变(oligonucleotide-mediated mutagenesis)；第二类是利用PCR,以双链DNA为模板所进行的基因突变。寡核苷酸介导的定点诱变的原理 使用化学合成的含有突变碱基的寡核苷酸片段作引物，启动单链DNA分子进行复制，随后这段寡核苷酸引物便成了新合成的DNA子链的组成部分。因此，所产生出来的新链便具有已发生突变的碱基序列。要求所设计的寡核苷酸引物除了所需的突变位点之外，与目的基因编码的区段完全互补。作为诱变剂的寡核苷酸序列，同待诱变的目的基因的互补序列之间，能形成一种稳定的唯一的双链结构。决定双链区段稳定性的主要因素是碱基的组分、核苷酸的错配以及寡核苷酸引物的长度等。寡核苷酸介导的定点诱变的基本步骤(a)将要进行突变的目标基因(或DNA片段)克隆于M13噬菌体载体或噬菌粒载体。(b)从重组的M13或噬菌粒中制备单链DNA。(c)将设计好的寡核苷酸突变引物的5"端用T4多核苷酸激酶进行磷酸化。(d)将上述突变引物与目标基因(单链的DNA模板)进行退火。(e)在存在DNA聚合酶和dNTP的情况下，使退火引物沿单链DNA模板延伸，然后新生链的末端用T4 DNA连接酶连接。(f)转染易感细菌。(g)筛选出带有突变的目标基因的噬菌斑。(h)从突变的重组噬菌体制备单链DNA，通过DNA序列分析确认突变位点的正确性。(i)从重组的M13噬菌体复制型双链DNA中回收突变的目标基因(DNA片段)。(j)将突变了的基因(DNA片段)重组入表达载体进行表达。第五章受体细胞应具备的条件(1)便于重组DNA分子的导入。如易形成感受态，具有较高的转化效率；(2) 能使重组体DNA分子稳定存在于细胞中。如限制性缺陷型； (3) 便于重组体的筛选。如具有与重组体互补的遗传性状； (4) 受体细胞遗传稳定性高，易于扩大培养或发酵生长，能进行高密度培养；对动物细胞要可悬浮培养，对培养基适应性要好；(5)安全性高，无治病性，不会对外界环境造成生物污染：感染与寄生缺陷型；(6)蛋白水解酶少,利于外源蛋白在细胞内的积累。尤其是对枯草芽孢杆菌。(7) 受体细胞的密码子偏倚性要小；(8) 具有较好的翻译后加工机制，便于真核目的基因的高效表达。 ▲糖蛋白不能在E.coli中表达；(9) 在理论研究和生产实践上有较高的应用价值；(10)对于用于基因扩增或基因高效表达的受体要用重组整合缺陷型。第六章克隆基因高表达的相关因素1有效转录开始 关键的一步，并限制外源基因表达的一步！构建表达载体的同时，选择强的和可控制的启动子和相关终止序列。2有效延长和终止转录正确 3 mRNA的稳定性4有效地转录开始5遗传密码子偏向6核糖核酸处理过程7终止密码子8表达载体9重组蛋白Lac 表达系统 以大肠杆菌 lac 操纵子调控机理为基础设计、构建的表达系统具有多顺反子结构，基因排列次序为：启动子（lacP）- 操纵基因（lacO） - 结构基因（lacZ-lacY-lacA）；正调节因子 CAP；负调节因子 lac I Tac 表达系统 tac启动子是由 trp 的 –35 序列和 lacUV5 的 –10 序列拼接而成的杂合启动子。 调控模式与 lacUV5 相似，但 mRNA 转录水平高于 trp 和 lacUV5启动子（P tac = 3 P trp = 11 P lac），因此在要求有较高基因表达水平的情况下，选用 tac 启动子比用 lacUV5 启动子更优越。包涵体蛋白在一定条件下，外源基因的表达产物在大肠杆菌中积累并致密地聚集在一起，形成无膜的裸露结构，这种结构称为包涵体(inclusion body, inclusive body)。包涵体主要由蛋白质组成，并且大部分为外源基因的表达产物，它们具有正确的氨基酸序列，但构像却是错误的，因而包涵体蛋白一般没有生物学活性。除此之外，包涵体中还含有少量的DNA、RNA和脂多糖等非蛋白分子。包涵体形成的原因主要因为在重组蛋白的表达过程中，缺乏某些蛋白质折叠过程中需要的酶和辅助因子，或环境不适，无法形成正确的次级键等原因形成的。此外，还有以下原因：(1)表达量过高。(2) 重组蛋白的氨基酸组成(3)重组蛋白所处的环境：温度、pH(4)缺少真核生物中翻译后修饰所需酶类(5)培养条件不佳酵母基因表达载体的种类 自主复制型质粒载体:含酵母基因组的DNA复制起始区、选择标记和克隆位点等关键元件。较高拷贝数，细胞分裂时不能平均分配到子细胞中。 整合型质粒载体:不含酵母基因组的DNA复制起始区，但含有整合介导区。 着丝粒型质粒载体:在自主复制型质粒载体基础上构建而成，增加了酵母染色体有丝分裂稳定序列元件，可保证平均分配到子细胞中。1-2拷贝/细胞。 酵母人工染色体:以线性双链DNA形式存在于酵母细胞，每个细胞只有单拷贝。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全球约二分之一的人口以稻米为主食,传统的遗传育种方法在提高水稻产量、抗性和品质方面已作出了重要贡献,但由于稻属种质资源的限制及常规育种方法的局限性,给水稻进一步的遗传改良带来一定困难。随着分子生物学研究的深入,基因的分离、克隆和重组技术以及转基因技术的日趋成熟,遗传转化已成为水稻遗传改良的一种有效手段。抗虫、抗病和抗除草剂转基因水稻的培育可为水稻的高产与稳产提供重要保证,也可减少化学农药的使用,改善环境质量。通过调控淀粉合成相关基因的表达,可以改良稻米的淀粉品质,以提高其食味品质或加工品质。 本研究重点利用转基因技术进行水稻改良的研究,主要研究内容包括两大方面。一是将不同来源的抗虫、抗病和抗除草剂基因,包括苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)毒蛋白cryIA(c)基因、雪花莲凝集素(Galanthus nivalis agglutinin, GNA)基因、甜椒编码类铁氧还原双亲蛋白(Amphipathic protein 1, AP1)基因和土壤吸水链霉菌(bialaphos resistance, Bar)抗除草剂基因,导入4个高产粳稻品种广陵香粳、武香粳9号、武香9915和扬辐粳8号中,研究抗病、抗虫和抗除草剂转基因水稻,特别是含有不同目的基因组合的多抗转基因水稻的培育方法,二是,将控制直链淀粉合成的水稻蜡质(Waxy,Wx)基因的不同转基因构建,包括其全长基因组序列(简称全长Wx基因)、Wx-cDNA和反义RNA结构(简称反义Wx基因),导入具有不同直链淀粉含量的水稻品种协青早、龙特甫、武香粳9号、武香9915、苏御糯和广陵香糯等中,研究调控蜡质基因表达对改良稻米品质的效果,在此基础上进一步获得具有优良食味品质或特高直链淀粉含量的水稻新品种(系)。主要研究结果如下: 1、转Bt基因水稻。通过双菌双载体或超双元载体介导的农杆菌介导共转化法,将Bt cryIA(c)基因和潮霉素抗性选择标记基因(HPT)同时导入粳稻品种武香粳9号和广陵香粳中,从其自交后代中筛选获得了无HPT基因的转Bt基因水稻材料。抗虫性鉴定结果表明,转Bt基因水稻对稻纵卷叶螟和二化螟的抗性较未转化对照有了明显提高,具体表现为:稻纵卷叶螟对转Bt基因水稻离体叶片的危害程度明显小于未转化对照,转Bt基因水稻离体叶片上的稻纵卷叶螟幼虫全部死亡;二化螟高龄虫对分蘖期转Bt基因水稻离体茎杆危害程度明显小于未转化对照,转Bt基因植株茎杆上只有少量的螟虫排泄物;二化螟幼虫在苗期转Bt基因水稻上死亡率达到100%,较未转化对照有明显提高;二化螟造成的成株期转Bt基因水稻的枯心率明显低于未转化对照,部分转化子对二化螟的抗性由未转化对照的高感上升为抗或中抗级别;在不施用任何农药的田间自然条件下,转Bt基因水稻表现为无稻纵卷叶螟危害,未转化对照的受害率达100%。 2、转AP1基因水稻。通过超双元载体介导的农杆菌共转化法,将AP1基因和HPT基因同时导入粳稻品种武香粳9号、广陵香粳中,从其自交后代中筛选获得了含有AP1基因而无HPT基因的水稻。抗病性鉴定结果表明,转AP1基因水稻叶片上白叶枯病病斑长度均极显著小于未转化对照,广陵香粳转基因水稻的抗性级别由未转化对照的中抗上升为抗;转AP1基因水稻虽然与未转化对照对纹枯病的抗性级别均为中感,但相对病班长度均显著或极显著地小于未转化对照;大部分转AP1基因水稻对稻曲病的抗性较未转化对照有所提高。 3、转GNA和Bar基因水稻。以粳稻品种广陵香粳、武香9915和扬辐粳8号为材料,以同时含有GNA和Bar基因的双元载体EHA105/pCUGNA-BAR介导的转化法,将GNA和Bar基因导入以上受体品种中,通过除草剂抗性鉴定和PCR分析,筛选获得了同时含有Bar基因和GNA基因的纯合转基因水稻。抗性鉴定表明,褐飞虱在转基因水稻上的进食量显著低于未转化对照和感虫对照品种台农本地1号(TN1),褐飞虱在转基因水稻上的繁殖率亦显著低于未转化对照,即转基因水稻对褐飞虱的进食量和繁殖率有明显的抑制作用;转基因水稻4901-1苗期对褐飞虱的抗性达到了中抗水平,较未转化对照扬辐粳8号的感虫水平有了明显提高。 4、聚合多个抗性基因培育多抗转基因水稻。利用双菌双载体介导的共转化,将AP1基因、Bt基因和HPT基因同时导入粳稻品种广陵香粳中,并将其与同时含有GNA和Bar基因的转基因水稻杂交,从其自交后代中筛选获得了同时含有两个、三个或四个目的基因、但无HPT基因的多种类型的多价转基因水稻材料。通过抗性鉴定试验表明,这些多价转基因水稻表现出预期的抗病和/或抗螟虫和/或抗飞虱和除草剂的多抗特性,具体表现为:(1)含AP1基因的多价转基因水稻对白叶枯病(KS-1-20)的抗性级别与只含AP1基因的

植物叶绿体基因组基因表达调控的研究　　叶绿体基因组的特点是具相同或相关功能的基因组成复合操纵子结构。这一特点有利于叶绿体基因的表达与调控，例如rpoB-rpoC-rpoC 2操纵子是由编码RNA聚合酶各个亚基的基因聚合在一起而形成的，而psbI-psbK-psbD-psbC操纵子则编码PSⅡ的部分蛋白质。叶绿体基因组基因表达调控方式。　　转录水平调节。转录后调节与修饰。莱茵衣藻核基因组与叶绿体基因组遗传转化体系的建立，以及许多光合途径缺陷突变体的分离为研究转录后调节提供了一个非常有用的模式系统。遗传分析表明RNA加工和RNA编辑为影响叶绿体基因表达转录后调节的因素。翻译水平调节。翻译水平调节可使生物快速地适应外界环境条件，特别对于高效表达基因，当环境条件不利时，可通过翻译水平快速调节，从而减少代谢能源的消耗。RNA水平和细胞器代谢状态影响叶绿体蛋白的翻译, 这种调节可能是通过核糖体蛋白反式磷酸化来完成的。翻译后调节与修饰。对于质体编码的叶绿素。　　在每个叶原基细胞增殖过程中，位置信息决定细胞命运，因而不同细胞如叶肉细胞、皮层细胞、保卫细胞中对叶绿体的发育进行微调，大多数是通过调节RNA稳定性、剪接、翻译以及蛋白质稳定性来实现的，并显示核基因可以控制那些核和质体共同编码的、最终装配为复合体的蛋白基因。当发育为叶片时，不同细胞类型的核基因表达有所不同，不同细胞的位置信息，通过不同的基因调节机制，引起质体和核基因的细胞特异表达。最后，叶片细胞以关掉编码叶绿体蛋白的基因和核基因表达而进入衰老阶段。　　基因表达调控是由一系列复杂的调控机制组成的。不同的调节机制在一定条件下对特定基因起调节作用，不同的调节策略可使不同植物来适应各自的生存条件，如：光、温、水和营养条件可调节植物的代谢活动。除上面提到的环境因素外，还涉及叶绿体基因转录及转录后调节、翻译与翻译后修饰调节、核基因对叶绿体基因在转录与翻译过程中的调节和质体产生的信号对核编码的质体蛋白的表达调节等等。因此，很难对叶绿体基因表达找出一个固定模式。在未来的研究中，核基因组和质体基因组如何在质体发育过程中起到相互调节作用将会成为一个最可能出成果的研究领域。蓝藻和叶绿体基因组的比较研究　　原核的蓝藻和真核植物（包括其他藻类）中的叶绿体，都同样进行放氧的光合作用，这为人类和整个生物界提供了赖以生存的食物、氧气、能源和原料。对叶绿体和蓝藻的细胞结构和分子生物学特性作分析，证明真核生物的叶绿体可能起源于蓝藻祖先的内共生。这使蓝藻在20多年来已成为光合作用研究的模式生物。　　蓝藻基因组的作图和测序由日本Kazusa DNA研究所以S.Tabata博士领导的研究组，于1994年开始对集胞藻（Synechocystis sp. PCC6803）作分析，已于1996年完成。最近他们又基本完成了对鱼腥藻（Anabaena sp. PCC7120）的全序列测定。集胞藻6803的基因组大小为3,573,470bp，含有3168个编码蛋白的潜在基因，占全基因组87%。它的基因密度为1.1kb/基因，一个基因表达的产物平均长度为326个氨基酸残基，这些都是细菌基因组的典型数据。在3168个潜在基因中，1416个基因（45%）与已知的相似，尚有1752个基因（55%）需要鉴定。1416个已知基因中，按生物学功能可分成15类，其中与光合和呼吸有关的有131个，与转录有关的为24个，与翻译有关的144个。　　把10种叶绿体的光合器蛋白和光合代谢中蛋白与蓝藻比较同一性发现，进化上差异越大，它们的同一性越差；在不同基因的同一性也有不同，如编码光合器的同一性较高，编码光合代谢的基因同一性差些。在编码光合器的蛋白中，光系统I和II反应中心的蛋白同一性较好。现在要做的是如何解释从蓝藻进化到叶绿体失去了绝大部分基因及为何在叶绿体进化中保留下来的蛋白在同一性上有这样的差异，从这些差异上能否得到启示来改造基因来提高光合作用效率。

曾以人腺病毒中的C组Ad和Ad2和Ad5作为腺病毒的原型（prototype），对其基因组结构和表达产物进行了仔细的研究[1].实验结果发现Ad2基因组的早期转录区有6个独立的区域：IA(EIA）、EIB、E2(E2A和E2B）、E3、E4.Ad2基因组约长36kb，分为100等分（mapunit).EIA和EIB与Ad2的启动和转化细胞密切有关，这二区域相互分别位于基因组左侧的1.3-4.5和4.6-11.1等分处.EIA区域编码两种磷酸化T抗原，分别由289个和243个氨基酸所组成，两者对细胞转化的完成是必需的.EIA抗原的表达可以激活其它病毒性早期基因和细胞基因的表达，以及抑制其它基因的表达.Ad的EIAT抗原有类似SV40和PY大T抗原使细胞具永生性生长的功能.Ad病毒EIA区域编码分子量分别为19000、53000和20000的三种T抗原.53000和20000T抗原是由同一个阅读框架转录的，所以彼此之间密切有关.19000T抗原是从另外的阅读框架转录的，可在质膜和细胞核结构中发现，它是细胞转化所必需的.因此，Ad病毒的转化过程中至少包括了两种EIA抗原和EIB19000T抗原作用.应用DNA内切酶方法，证明EIA53000T抗原对体外细胞转化并不是必需的.EIB53000T抗原在细胞转化过程中的可能作用迄今尚不清楚.应该指出，腺病毒虽然分布广泛，其中某些亚型对动物具强致瘤性，但是从A组到E组，迄今尚未证明与人类肿瘤有病因学上的联系.

腺病毒载体为大分子双链DNA,，36KB，所以一般不会整合到细胞基因组中，典型的腺病毒载体系统，如穿梭质粒pCA13/腺病毒基因组质粒pBHG11/包装细胞293细胞。pCA13/的HCMV IE启动子－多克隆位点－SV40 AN（poly A）构成外源基因的表达盒，该表达盒的插入使腺病毒E1基因缺失，但是保留其两端侧翼序列（左侧的1~3bp的ITR，右侧从3.5kb到末端的维持病毒装配和活力必须的蛋白IX的基因），也保留了腺病毒的包装信号φ（194~358bp）；pBHG11则保留了腺病毒基因组的绝大部分，但是缺失了包装信号φ、0.5~3.7图距（mu）部分的E1区、77.5～86.2mu的E3区，293细胞是整合有Ad5 E1基因的人胚肾细胞系。pBHG11因为缺失包装信号及E1区而不能复制，pCA13带有包装信号及E1的侧翼序列，但是缺失E1区及腺病毒绝大部分基因组，同样不能复制。外源目的基因插入pCA13后，与pBHG11共转染，进入293细胞。pCA13与pBHG11在细胞内发生同源重组，同时，293细胞提供E1蛋白，从而包装产生腺病毒颗粒。该病毒的蛋白质外壳同野生型腺病毒相似，具有同样的感染力进入靶细胞的能力，但是基因组DNA的E1区被外源目的基因取代，即进入靶细胞后病毒不能复制，但可以表达目的蛋白。

这个主要有两种方法： 第一,直接看基因是否导入.那就用DNA分子杂交技术. 第二,间接的看有无该基因翻译表达的产物.这可以用蛋白质提取检测,或者是加入相应的病毒,看该细胞能不能存活下来.

4和5是,生殖细胞经历减数分裂,基因都只有一半（同源染色体分离,着丝点也断裂）,两个生殖细胞再结合成完整的基因.

顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。增强子最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录效率提高100倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。

【答案】：B增强子就是远离转录起始点、决定基因的时间、空间特异性表达、增强启动子转录活性的DNA序列。

基因组dna文库：指由有机体的一整套核基因组及细胞器基因组的DNA，连接到载体上，导入进宿舍细胞中，而建立的文库。c基因文库：指由基因组表达的所有RNA，再反转录成CDNA，连接到载体上，导入进宿舍细胞中，而建立的文库。显然，基因组DNA文库比c基因文库大得多，资料也要齐全的多，但是要在基因组DNA文库中找到一个基因也比较困难。虽然，c基因文库没有像基因组DNA文库保存的那么完整，但是对于基因研究，就非常实用，因为该文库保存在现成的基因开放阅读框，可以很方便的使用。

首先设计好引物，提取RNA、转录成cDNA，扩增、克隆到合适载体

人类基因组编码基因编码了多少个蛋白质由美国国立人类基因组研究所（nhgri)和能源部（doe）领导的ihgsc不久前宣布，人类基因组测序工作已圆满完成，其发表在2004年10月21日nature（2004，431：931）上的分析报告对2001年2月发表的初步分析报告进行了补充。这篇最新分析报告不但为世人展现了一张精度大于99%、误差小于10万分之一的精确版人类基因组图谱，而且还进一步纠正了蛋白编码基因的数量，仅为2万～2.5万个，而非原先估计的3万～3.5万个。新基因组图谱 准确率达99.999%旨在破译人类基因组常染色质遗传密码的人类基因组计划（hgp）自1990年启动至2003年结束，历时共13年， 该计划由ihgsc来完成。ihgsc是由法国、德国、日本、中国、英国和美国等6个国家20个研究所的科学家组成的开放性国际协作组织，全球2800余名科学家参加了ihgsc的工作。

因为存在可变剪切，所以基因的总数比潜在的蛋白质数目少。人类的可变剪接程度比昆虫和线虫的大，约60%的人类基因可能存在可变剪接。因此跟其他真核生物相比，人类蛋白质组增加的程度大于基因增加的程度。从人类基因组其中的两条染色体上抽出一些基因进行可变剪接研究，发现导致蛋白质序列改变的基因可变剪接的比率高达80%，如此可使得蛋白质组的成员增加到50000~60000种。

人类基因组共有多少编码蛋白质的基因由美国国立人类基因组研究所（nhgri)和能源部（doe）领导的ihgsc不久前宣布，人类基因组测序工作已圆满完成，其发表在2004年10月21日nature（2004，431：931）上的分析报告对2001年2月发表的初步分析报告进行了补充。这篇最新分析报告不但为世人展现了一张精度大于99%、误差小于10万分之一的精确版人类基因组图谱，而且还进一步纠正了蛋白编码基因的数量，仅为2万～2.5万个，而非原先估计的3万～3.5万个。新基因组图谱 准确率达99.999%旨在破译人类基因组常染色质遗传密码的人类基因组计划（hgp）自1990年启动至2003年结束，历时共13年， 该计划由ihgsc来完成。ihgsc是由法国、德国、日本、中国、英国和美国等6个国家20个研究所的科学家组成的开放性国际协作组织，全球2800余名科学家参加了ihgsc的工作。

在微生物家族中，真菌是最为庞杂的一支。它们种类多、数量大、繁殖快、分布广，与人类的关系极为密切。小型的真菌，只有在显微镜下才能一睹它们的芳容；较大型的真菌，如灵芝、香菇、木耳之类，已经大到人人可见。不过即使是真菌家族中最小的成员——酵母菌和霉菌，它们与细菌、放线菌相比，也要大几倍至几十倍。所以真菌的基因组可大可小，范围是相当大的。目前已经测序完毕的酵母中编码RNA或蛋白质的大约2600个基因。通过对酿酒酵母的完整基因组测序，发现在12068kb的全基因组序列中有5885个编码专一性蛋白质的开放阅读框。这意味着在酵母基因组中平均每隔2kb就存在一个编码蛋白质的基因，即整个基因组有72％的核苷酸顺序由开放阅读框组成。这说明酵母基因比其它高等真核生物基因排列紧密。如在线虫基因组中，平均每隔6kb存在一个编码蛋白质的基因；在人类基因组中，平均每隔30kb或更多的碱基才能发现一个编码蛋白质的基因。酵母基因组的紧密性是因为基因间隔区较短与基因中内含子稀少。酵母基因组的开放阅读框平均长度为1450bp即483个密码子，最长的是位于XII号染色体上的一个功能未知的开放阅读框(4910个密码子)，还有极少数的开放阅读框长度超过1500个密码子。在酵母基因组中，也有编码短蛋白的基因，例如，编码由40个氨基酸组成的细胞质膜蛋白脂质的PMP1基因。此外，酵母基因组中还包含：约140个编码RNA的基因，排列在XII号染色体的长末端；40个编码SnRNA的基因，散布于16条染色体；属于43个家族的275个tRNA基因也广泛分布于基因组中。

人类基因组庞大是指：碱基数目,有30亿个. 但是基因是指编码蛋白质的一段有功能的序列,首先编码区也就是外显子本来就只有1%左右,另外一段基因可能有几百,几千,甚至几万个碱基. 所以基因数量就不是很多啦,只是两个概念不同.

基因是生命遗传的基本单位。由30亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。始于1990年的国际人类基因组计划，被誉为生命科学的“登月”计划，原计划于2005年完成。此前，人类基因组“工作框架图”已于2000年6月完成，科学家发现人类基因数目约为3.4万至3.5万个，仅比果蝇多2万个，远小于原先10万个基因的估计。

在微生物家族中，真菌是最为庞杂的一支。它们种类多、数量大、繁殖快、分布广，与人类的关系极为密切。小型的真菌，只有在显微镜下才能一睹它们的芳容；较大型的真菌，如灵芝、香菇、木耳之类，已经大到人人可见。不过即使是真菌家族中最小的成员——酵母菌和霉菌，它们与细菌、放线菌相比，也要大几倍至几十倍。所以真菌的基因组可大可小，范围是相当大的。 目前已经测序完毕的酵母中编码RNA或蛋白质的大约2600个基因。通过对酿酒酵母的完整基因组测序，发现在12068kb的全基因组序列中有5885个编码专一性蛋白质的开放阅读框。这意味着在酵母基因组中平均每隔2kb就存在一个编码蛋白质的基因，即整个基因组有72％的核苷酸顺序由开放阅读框组成。这说明酵母基因比其它高等真核生物基因排列紧密。如在线虫基因组中，平均每隔6kb存在一个编码蛋白质的基因；在人类基因组中，平均每隔30kb或更多的碱基才能发现一个编码蛋白质的基因。酵母基因组的紧密性是因为基因间隔区较短与基因中内含子稀少。酵母基因组的开放阅读框平均长度为1450bp即483个密码子，最长的是位于XII号染色体上的一个功能未知的开放阅读框(4910个密码子)，还有极少数的开放阅读框长度超过1500个密码子。在酵母基因组中，也有编码短蛋白的基因，例如，编码由40个氨基酸组成的细胞质膜蛋白脂质的PMP1基因。此外，酵母基因组中还包含：约140个编码RNA的基因，排列在XII号染色体的长末端；40个编码SnRNA的基因，散布于16条染色体；属于43个家族的275个tRNA基因也广泛分布于基因组中。

人类基因组编码蛋白质的基因数目约2.5万。人类基因组由23对染色体组成，其中包括22对常染色体，1对性染色体。人类基因组含有约31.6亿个DNA碱基对，碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基排列成碱基序列。其中A与T之间由两个氢键连接，G与C之间由三个氢键连接，碱基对的排列在DNA中也只能是A对T，G对C。其中一部分的碱基对组成了大约20000到25000个基因。扩展资料：相关意义“人类基因组计划”是由美国科学家、诺贝尔奖获得者达尔贝科提出的，其目标是测定人类23对染色体的遗传图谱、物理图谱和DNA序列，换句话说测出人体细胞中23对染色体上全部30亿个碱基（或称核苷酸）的序列，把总数约10万个的基因都明确定位在染色体上，破译人类全部遗传信息。1990年美国国会批准“人类基因组计划”，联邦政府拨款30亿美元启动了该计划，随后英国、日本、法国、德国和中国相继加入。这个计划的意义可以与征服宇宙相媲美，被称为生命科学的“登月计划”。人体细胞中有23对共46条染色体，一个染色体由一条脱氧核糖核酸，即DNA分子组成，DNA又由四种核苷酸A、G、T和C排列而成。基因是DNA分子上具有遗传效应的片段，或者说是遗传信息的结构与功能的单位，基因组指的则是一个物种遗传信息的总和。