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1、藻类基因组学研究进展,藻类是最简单的植物，结构简单,无根、茎、叶分化,一般都具有进行光合作用的色素,属于自养植物。藻类包含原核的蓝藻如原绿藻，真核的红藻、绿藻、褐藻等。藻类植物跨越了原核和真核两界,对于了解生物起源、演化及机制意义重大,是生物学家共同关注的热点之一。 基因组是全体基因的总和.其研究目标是破译生物的遗传信息，建立完整的遗传信息数据库，只有研究生物的基因组，才能最终阐明生物遗传和生命现象的奥秘.,前言,基因组学研究方法,绘制遗传图谱和物理图谱 AFLP,SSR等分子标记促进绘制高精度遗传图谱 DNA测序技术和计算机序列分析 随着分子生物技术的发展,越来越多的物种包括藻类被不同程度地
2、测序：基因组测序和EST；建立了基因文库中心 (Gen Bank)贮存、分析、处理各种生物的DNA序列、遗传图谱,完成测序的藻 红藻( Cyanidioschyzon merolae )； 集胞藻(Synechocystis sp.PCC6803）； 鱼腥藻(Anabaenasp.pCC7120)； 聚球藻(Synechococcus sp.WH8120)； 嗜热聚球藻(Thermosynechococcus elongates BP-1)； 胶菌藻(Gloeobacter violaceus PCC7421)； 原绿藻(prochlorococcus marinusMED4; P.marin
3、usMIT9313P.marinusCCMP1375; P.marinusCCMP1986;P.marinusSAR-1) 绿藻 (莱茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii)、 强壮团藻Volvox carteri、古老的，最小的藻 （Ostreococcustauri、Ostreococcus lucimarinus） 小球藻Chlorella NC64A 。 硅藻（海链藻Thalassiosira pseudonana；三角褐指藻 Phaeodactylum tricornutum)。,基因组测序,正在进行基因组测序, 包括 Alexandrium tamarense;
4、Amphidinium operculatum; Aureococcus anophagefferens; Chlorella vulgaris等藻。 在藻类中除了基因组序列之外, 还有大量的表达序列标签( EST)已被测序, 这些序列可从NCB I网站 EST 数据库获得。EST数据来自硅藻、绿藻、红藻、褐藻、金藻和腰鞭毛虫,这些EST 序列为全长 cDNA 的获得奠定了基础。,基因组,核基因组 线粒体基因组 质体基因组,Kuck首次测序了斜生栅列藻(S. obliquus)线粒体全基因组序列(NC_002254）。 Burger等测定了Porphyra purpurea的线粒体全序列,环形
5、排列的36 753个碱基对中包含了57个紧密排列的基因。 Leblanc结合红藻线粒体数据分析了线粒体基因组,认为线粒体从十亿年前到现在结构和功能发生了很大的变化,植物线粒体庞大且有重排趋势,真菌、动物则有减少趋势。,线粒体基因组,质体是植物细胞中的光合细胞器,在高等植物及绿藻中称为叶绿体。基因组一般都是闭合环状的DNA分子,藻类质体基因组大小在73400 kb之间,比高等植物的大。 已建立了20多种藻类质体基因组的物理图谱与部分基因图谱,有18种已被完全测序。,质基因组,Glockner于2000年测序分析了单细胞红藻高温红藻(Cyanidium caldarium）的叶绿体基因,发现了一些
6、特殊的结构特征,例如非遗传信息区域的发夹结构,没有大的重复单元,并且认为这种叶绿体基因组的结构是最原始的 。 莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardttii)是一种单细胞真核绿藻,只含有一个叶绿体,是研究光合作用过程的很好的模型。,Asamizu等从光合自养生长的单细胞莱茵衣藻的均一化、大片段cDNA文库中筛选了11571个5 端EST Crepineau等分别从掌状海带(Laminaria digitata)配子体和孢子体的cDNA文库中选取了大约500条序列进行EST分析。在配子体的412个EST中有39%与已知序列相似,而孢子体的493个中有48%的相似。 Nikaido
7、等从条斑紫菜配子体的cDNA文库中建立了10154条EST,比较后发现其中33.1%的序列与已知序列有相似性,66.9%的EST是首次报道的新序列。,藻类的EST研究,坛紫菜丝状孢子体进行了大规模测序,随机挑取克隆测序得到7064个EST原始数据,经过处理最终获得2535条唯一序列,包括945个contigs和1590个singlets,985条序列被注释,找到了一些与蛋白的合成、加工及降解相关,与碳代谢、能量代谢相关的基因 发现了与细胞信号传导密切相关的多种 蛋白质及蛋白质家族基因,如热激蛋白家族、钙调蛋白、小G蛋白家族的Rho蛋白家族 。此外,紫菜独特的光合色素 藻胆色素蛋白及其合成过程中的几个关键酶基因在作者的结果中也有所发现,EST技术建立以来,dbEST数据库由2.2537条记录增加到了现在的5275.9769 (2011-12-20)条。搜索的结果表明藻类的EST数据达176,2104 条, 其中对模式生物莱茵衣藻(Chlamydomonasreinhardii)研究最为详细,共有21,3821条相关EST纪录 红藻EST研究主要集中在紫菜(Porphyra),共28475条数据,而又以条斑紫菜(P.yezoensis)为主,有EST记录22436条;其次为江蓠属(Gracilaria)12544条,Thank you !,
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