第六章、基于全基因组序列的高通量基因克隆
分子生物学研究法-基因功能研究技术
分子生物学研究法-基因功能研究技术第六章分子生物学研究法（下）基因功能研究技术随着越来越多的基因组序列相继被测定，人类对生物本质的认识已经发生了重大变化。
但是，海量序列信息也向我们提出了新的挑战。
如何开发利用这些序列信息，如何通过生物化学、分子生物学等方法研究基因的功能，从而进一步了解生物体内各种生理过程，了解生物体生长发育的调节机制，了解疾病的发生、发展规律，给出控制、减缓甚至完全消除人类遗传疾病，是新时期生物学家所面临的主要问题。
转录组测序技术、原位杂交技术、基因芯片技术为研究单个或多个基因在生物体某些特定发育阶段或在不同环境条件下的表达模式提供了强有力的手段。
用基因定点突变（site-directed mutagenesis）技术、基因敲除技术、RNAi技术可以全部或部分抑制基因的表达，通过观察靶基因缺失后生物体的表型变化研究基因功能。
酵母单杂交、双杂交技术，四分体技术等都是研究蛋白质相互作用、蛋白质-DNA相互作用等的重要手段。
随着分子生物学技术的发展，研究者可以在活细胞内和细胞外研究蛋白质之间的相互作用，为认识信号转导通路、蛋白质翻译后修饰加工等提供了丰富的技术支持。
本章将主要介绍研究基因功能的各种分子生物学技术和方法。
6. 1 基因表达研究技术6. 1. 1转录组测序6.1.1 转录组分析和RNA-Seq转录组（transcriptome），广义上指在某一特定生理条件或环境下，一个细胞、组织或者生物体中所有RNA的总和，包括信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）及非编码RNA（non-coding RNA或sRNA）；狭义上特指细胞中转录出来的所有mRNA的总和。
基因组－转录组－蛋白质组（genome－transcriptome －proteome）是中心法则在组学框架下的主要表现形式。
通过特定生理条件下细胞内的mRNA丰度来描述基因表达水平并外推到最终蛋白质产物的丰度是目前基因表达研究的基本思路。
高通量的基因克隆
其 引物 的一端 是 与 线 性 载 体 的 末端 同源 的序 列 ， 将 目的片段 与线 性 载 体 转 入 酵 母 细胞 ， 用 酵母 体 内 利 的重 组 系统便 可使 其在 体 内进行 同源重 组 。
型的应用 。高通 量克 隆法 目前 主要 有 重组 法 克隆 与 不需 要 连 接 的 克 隆 （ｉａｉｎ ｉｄ ｐ ｎ ｅ ｔｃｏ ｉｇ ， １ ｔ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｌｎｎ ｇ ｏ
１ １ １ 酵母 同 源 重 组 克 隆 利 用 酵母 具 有 的双 链 ． ．
损伤 修 复机 制 使 体 内 的 线 性 双 链 分 子 发 生 同 源 重
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且， 存在 于基 因 内部 的 酶切 位 点 将 阻 碍 这 种 克 隆 体
隆 方 法原 理 和 特 性 进 行 了 介 绍 。 关 键 词 ： 通 量 克 隆 ； 因 克 隆 ； 组 克 隆 ； 需 要 连 接 的 克 隆 高 基 重 不
中 图分 类 号 ： ８ Ｑ７ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ０ ７５ ３ （ ０ ８ ０ — １ ０ ０ １ ０ — ０ ８ ２ ０ ） １０ ０ — ４
随着 大规模 基 因组 测 序 技 术 的 进 步 ， 个 物 种 各 的基 因测 序也相 继完成 ［ ］ 对基 因 及其 产 物 的功 能 １ ， 研究 和 阐明也开 始成 为 当今 生 物 医学 和 制药领 域 研 究 的热点 ， 因的 大 规模 克隆 和 表 达 给 后 基 因组 学 基
人教版高中生物必修二第六章第2节《基因工程及其应用》 设计
6-2 基因工程及其应用教学设计教材分析1. 教学内容分析高中生物必修2遗传与进化模块第6章从杂交育种到基因工程是整本书的一个重点内容。
而该章的第2节基因工程及其应用中，基因工程的原理及基本操作程序又是该章节的重中之重，在本章中起到承上启下的作用，上承DNA重组技术的基本工具，下接基因工程的应用，难点多，内容杂，较抽象，学生不易理解，学好这部分内容对学生从遗传与变异角度理解生命活动至关重要。
2. 课程标准要求搜集生物变异在育种上应用的事例。
关注转基因生物和转基因食品的安全性。
教学目标（三维教学目标）【知识目标】1、简述基因工程的基本原理。
2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3、关注转基因生物和转基因食品的安全性。
【能力目标】进行转基因生物和转基因食品安全性的资料搜集和分析。
【情感目标】1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。
2、讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。
教学重点：1、基因工程的基本原理2、基因工程的操作过程教学难点：1、基因工程的基本原理2、基因工程的操作过程教学策略或方法：从对杂交育种及诱变育种的特点总结入手，结合“问题探讨”，引入基因工程的概念，将重点放在引导学生了解基因工程的基本原理和大致过程上。
在教学过程中，结合学生熟悉的具体事例来讲述，并安排学生制作模型来模拟基因工程的操作过程，使学生切身体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程。
本节课的侧重点是基因工程的原理，因此在教学深度上定位于学生了解基因工程的过程和方法，不必引入过多的专业术语和详细的操作技术。
通过本节课的学习，学生应了解基因工程所用到的“工具”和基因工程的大致过程。
教学方法为讲述法、讨论法教学用具：黑板、粉笔、多媒体课件教学板书：基因工程一、概念：二、步骤：1、提取目的基因；2、目的基因与运载体的结合；3、将目的基因导入受体细胞；4、目的基因的检测和表达。
三、工具：基因剪刀——限制性内切酶基因针线——DNA连接酶基因的运载体——质粒、噬菌体、动植物病毒等。
最新全基因组测序逐步克隆方法的流程优化与应用
最新全基因组测序逐步克隆方法的流程优化与应用全基因组测序是基因组学研究的重要工具之一，可以获得一个生物体的完整基因组序列。
为了进一步推动全基因组测序技术的发展和优化，不断提高测序效率和准确性，最新的全基因组测序逐步克隆方法的流程优化与应用也成为了当前的研究热点之一。
最新的全基因组测序逐步克隆方法的流程优化与应用主要包括以下几个关键步骤：1. DNA 提取：首先，需要从样本中提取出待测序的DNA。
常用的DNA提取方法包括酚氯仿法、磁珠法和CTAB法等。
流程优化主要集中在提取过程中的DNA质量和纯度的提高，以保证后续测序的可靠性。
2. DNA文库构建：DNA文库构建是全基因组测序的核心步骤之一。
将提取的DNA片段通过酶切或超声打断等方法得到一定长度的DNA片段，然后在片段的两端加上适配体序列。
文库构建的关键是控制文库片段的长度分布，以及适配体的选择和修饰。
文库质量的优化可以通过优化DNA片段的大小分布、适配体的纯度和修饰等方式来实现。
3. PCR扩增：为了将文库中的DNA片段扩增到足够的数量以供测序使用，需要进行PCR扩增。
PCR扩增是通过DNA聚合酶在合适的温度和条件下，使DNA模版的两条链依靠引物进行互补扩增的过程。
PCR扩增的优化涉及到引物的设计、PCR条件的优化以及降低扩增的偏序等方面。
4. 文库纯化和质检：PCR扩增后需要对文库进行纯化和质检。
纯化的目的是去除掉引物、杂质和未扩增的产物等，以减少它们对后续测序的干扰。
质检则是评估文库的质量和浓度，通常通过琼脂糖凝胶电泳、定量PCR或荧光测序仪等方法来实现。
5. 建库和测序平台选择：根据实际需求和预算情况，选择适合的建库和测序平台。
目前，常见的建库平台包括Illumina、PacBio和OXford Nanopore等，而测序平台则包括高通量测序仪和第三代测序仪等。
合理的选择可以提高全基因组测序的效率和准确性。
6. 数据分析和结果解读：全基因组测序的流程优化也需要结合数据分析和结果解读才能真正发挥其潜力。
基因操作原理名词解释
第一章1. Gene manipulation基因操作。
将在细胞外产生的核酸（物质）分子插入到病毒，质粒或其它载体系统中，再整合到特定的宿主中，从而形成一种新的可连续繁殖的有机体。
2. Interrupted genes间断基因。
序列中间插入有与氨基酸编码无关的DNA 间隔区，使一个基因分隔成不连续的若干区段。
我们称这种编码序列不连续的基因为间断基因。
3 .Promotor启动子。
DNA 分子可以与RNA 聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。
4. Subcloning亚克隆。
当初始克隆中的外源DNA 片段较长，含有许多目的基因以外的DNA 片段时，在诸如表达、序列分析和突变等操作中不便进行，将目的基因所对应的一小段DNA 找出来，这个过程叫“亚克隆”。
第二章1.Restriction and modification限制和修饰。
宿主特异性地降解外源遗传物质（DNA）的现象称为限制。
外源遗传物质通过甲基化等作用避免宿主的限制作用称为修饰。
2. Matched ends匹配末端。
识别位点为回文对称结构的序列，经限制酶切割后，产生的相同的，互补的末端称为匹配粘端，亦即粘性末端（cohesive end）。
3. Blunt ends平末端。
在回文对称轴上同时切割DNA 的两条链，产生的没有碱基突出的末端称为平末端。
4. Isoschizomer ：同裂酶。
识别相同序列的限制酶称同裂酶，但它们的切割位点可能不同。
5. Isocaudiners ：同尾酶。
来源不同、识别序列不同，•但产生相同粘性末端的酶。
6.Site preferences ：位点偏爱。
某些限制酶对同一介质中的不同位置的同一个识别序列表现出不同的切割效率的现象称为位点偏爱。
7.Star activity 星星活性。
在极端非标准条件下，限制酶能切割与识别序列相似的序列，这个改变的特殊性称星星活性。
8. Nicking enzyme 切口酶。
基于全基因组测序的逐步克隆法的重要步骤
基于全基因组测序的逐步克隆法的重要步骤全基因组测序是一种非常重要的分子生物学技术，在生物学研究以及医学诊断和治疗中有着广泛应用。
而基于全基因组测序的逐步克隆法则是一种常用的策略，用于获取特定基因或片段的完整序列。
下面将详细介绍基于全基因组测序的逐步克隆法的重要步骤。
第一步：建立文库基于全基因组测序的逐步克隆法的第一步是建立基因组文库。
该文库由目标生物的DNA组成，其中包含了整个基因组的所有序列。
为了建立文库，首先需要提取目标生物的基因组DNA。
然后，将DNA片段进行随机酶切或机械切割，生成一系列不同长度的DNA片段。
接下来，将这些DNA片段连接到适当的载体上，并将其插入能够容纳大片段DNA的宿主细胞中。
第二步：测序文库建立完基因组文库后，接下来需要对文库进行测序。
目前，测序方法主要有两种：Sanger测序和高通量测序。
Sanger测序是一种传统的测序方法，通过测定DNA链延伸过程中释放的荧光信号来确定碱基顺序。
高通量测序则是一种快速且高效的测序技术，通过将DNA分成数以百万计的小片段，同时进行测序，并通过计算机软件将这些小片段的顺序重新组合成完整的序列。
第三步：选择目标基因或片段测序完基因组文库后，接下来需要选择目标基因或片段。
根据研究目的和克隆策略，可以选择特定基因、序列长度或其他目标。
基于全基因组测序的逐步克隆法的一大优势就是可以同时获取整个基因组的信息，因此可以根据需要选择感兴趣的基因或片段进行进一步研究。
第四步：设计引物和扩增目标片段在选择目标基因或片段后，接下来需要设计引物用于扩增目标片段。
引物应该与目标序列的两端相互衔接，同时还需要保证引物的特异性，以避免扩增到非目标片段。
引物设计可以借助计算机软件进行，通常通过在目标序列两端添加适当的引物序列，然后使用聚合酶链式反应（PCR）进行扩增。
第五步：克隆目标基因或片段在扩增目标片段后，接下来需要将其进行克隆。
常用的克隆方法包括限制性内切酶克隆、TA克隆、基于CRISPR等。
高通量基因测序技术及数据分析
高通量基因测序技术及数据分析随着科学技术的不断进步，基因测序技术也取得了巨大的突破。
高通量基因测序技术（high-throughput sequencing technology）是一种快速、精确、高效的测序技术，它可以大大缩短测序时间，降低成本，从而在基因研究领域取得重大突破。
高通量基因测序技术的原理是将DNA或RNA样品分为微小的片段，并在高通量测序仪中进行并行测序。
这种技术通过同时测序多个DNA片段，极大地提高了测序效率。
高通量测序技术可以应用于各种领域，包括基因组学、转录组学、表观遗传学和蛋白质组学等。
高通量基因测序技术主要有以下几种：Illumina测序技术、Ion Torrent测序技术、PacBio测序技术和Oxford Nanopore测序技术。
其中，Illumina测序技术是最常用的高通量测序技术之一。
它基于桥式PCR和碱基按键扩增（SBG）技术，可以快速、高效地获得大量的测序数据。
高通量基因测序技术的应用广泛。
在基因组学研究中，高通量测序技术可以用于对物种的全基因组进行测序，帮助研究人员了解物种的遗传变异、进化历程和功能等。
在转录组学研究中，高通量测序技术可以实现对整个基因组的转录本进行测序，从而揭示基因的表达模式和调控网络。
在表观遗传学研究中，高通量测序技术可以用于DNA甲基化和组蛋白修饰的检测，从而深入了解表观遗传学在基因调控中的作用。
在蛋白质组学研究中，高通量测序技术可以用于蛋白质质谱的分析，帮助鉴定蛋白质的序列和修饰。
高通量基因测序技术的数据分析是测序研究的重要环节之一。
在高通量测序实验中，产生的大量数据需要进行存储、处理和分析。
数据分析的主要目标是从原始测序数据中提取有用的信息。
高通量基因测序数据分析包括数据预处理、序列比对、SNP和InDel检测、基因表达分析、功能注释等步骤。
首先，数据预处理是数据分析的第一步，用于去除测序数据中的低质量读取、接头序列和重复序列。
植物光合作用相关基因的克隆与表达
植物光合作用相关基因的克隆与表达植物光合作用是指在光的作用下，植物体内的叶绿素吸收光能，将其转化成化学能，从而产生能量和氧气的过程。
植物光合作用是生命的基础能量来源之一，也是维持生态系统平衡的重要过程。
植物光合作用的相关基因克隆和表达，是近年来植物学研究的热点之一。
这一研究方向主要集中在植物光合作用的细胞生物学、分子生物学和基因组学等方面。
细胞生物学角度，植物体内的光合细胞有两种类型：一种是负责光合作用的叶绿体细胞，另一种是负责运输产物的质体细胞。
这两种细胞在外形和功能上有所不同，其内部的基因表达和调控也存在差异。
因此，研究植物光合作用相关基因的克隆和表达，需要从细胞类型的角度进行分析。
分子生物学角度，植物光合作用相关基因的克隆和表达研究，主要探索基因的结构、功能和调控等方面。
例如，利用PCR技术和基因克隆技术，可以获得植物体内的光合作用相关基因，然后通过生物信息学工具对基因序列、编码蛋白质和表达谱进行分析。
另外，还可以应用转基因技术构建基因敲除或添加的重组植物株系，进一步揭示光合作用相关基因在植物体内的作用和机理。
基因组学角度，随着高通量测序技术的发展和基因组数据的丰富，研究人员可以在全局范围内分析植物光合作用相关基因的基因组学特征、进化关系和功能注释。
例如，通过对一些重要植物基因的全基因组序列比较，可以发现在多个物种中保守的部位和变异的部位，进而获得这些基因在植物演化中的起源和分化过程。
此外，研究人员也可以利用系统生物学的方法，将各个基因的作用和调控网络进行拼凑和模拟，从而模拟出更加细致的植物光合作用模型。
总之，植物光合作用相关基因的克隆和表达研究，对于理解植物生物学和解决环境保护和农业生产中的问题，具有重要意义。
希望未来能够有更多的研究成果和创新突破。
全基因组测序逐步克隆法的原理与应用
全基因组测序逐步克隆法的原理与应用全基因组测序逐步克隆法是一种常用的基因分离和克隆技术，常用于鉴定特定基因，并分析其结构和功能。
该方法通过将全基因组DNA进行序列分析，随后通过逐步克隆来分离和克隆目标基因。
下面将介绍全基因组测序逐步克隆法的原理和应用。
原理：全基因组测序逐步克隆法的基本步骤包括：1）全基因组DNA的制备和测序；2）目标基因的定位；3）目标基因的分离与克隆；4）目标基因的鉴定。
1. 全基因组DNA的制备和测序：首先，需要从目标生物体细胞中提取全基因组DNA。
这可以通过化学方法或商业DNA提取试剂盒来完成。
然后，使用先进的测序技术对全基因组DNA进行高通量测序，以获取DNA的完整序列信息。
2. 目标基因的定位：利用全基因组测序得到的数据，通过与已知目标基因的序列比对，可以定位到目标基因在全基因组中的位置。
这有助于后续的分离和克隆工作。
3. 目标基因的分离与克隆：通过目标基因的定位，可以确定其上下游区域，并设计引物。
然后使用聚合酶链式反应（PCR）技术扩增目标基因的序列。
扩增后的产物可以通过凝胶电泳检测，并进行纯化。
随后，将纯化后的目标基因序列与适当的载体（例如质粒）连接，形成重组DNA。
最后，将重组DNA转化入宿主细胞，如大肠杆菌（E. coli）细胞。
通过培养和筛选，可以得到含有目标基因的克隆。
4. 目标基因的鉴定：通过使用限制性内切酶、DNA测序等方法，可以对克隆中的目标基因进行鉴定。
此外，可以利用基因测序技术对目标基因的全序列进行分析。
应用：全基因组测序逐步克隆法在生物学研究和应用中具有广泛的应用。
1. 基因功能研究：通过全基因组测序逐步克隆法，可以鉴定和分离特定基因，进而研究其结构和功能。
这有助于揭示基因在生物体发育、代谢和疾病发生中的作用机制。
2. 基因工程和生物技术：全基因组测序逐步克隆法可以用于将目标基因克隆到适当的载体中，以构建重组DNA。
这有助于基因治疗、转基因作物开发和生物制药等领域的研究和应用。
高通量基因测序技术在动物基因组学研究中的应用
高通量基因测序技术在动物基因组学研究中的应用随着科学技术不断进步，高通量基因测序技术在动物基因组学研究中应用越来越广泛，为了实现快速、准确、可重复的基因组测序，高通量测序技术已经成为最主要的技术手段之一。
本文将通过几个方面来探讨高通量基因测序技术在具体的动物基因组学研究中的应用。
一、动物遗传变异的检测和全基因组比较分析高通量基因测序技术能够极大地缩短基因测序的时间，同时可以检测到某些普通的基因突变以及复杂性疾病等遗传变异。
这对于进一步了解动物的遗传特征、揭示它们的物种起源、进化以及分布规律十分重要。
例如，在研究根瘤菌和豌豆（Pisum sativum）之间的共生关系中，鉴定两者之间的基因组序列以及代谢途径的遗传变异，使用高通量基因测序技术可以快速且准确地得到结果。
比较不同动物种的基因组序列可以加深我们对动物间遗传差异的认知，发现它们之间的共性和差异性。
此外，在动物基因质量控制过程中，高通量基因测序技术也可以对样本进行评估，发现一些不同的编码序列和不确定性序列，最终得出更加准确的结果。
二、基因编辑技术与基因家族研究高通量基因测序技术可以帮助揭示动物基因编辑技术中的基因变异前后区别，从而获得更好的编辑效果和更准确的选育结果。
同时，该技术还可以通过分析一个基因家族的各个成员之间的亲缘关系，筛选出那些重要的基因家族成员，从而进一步了解它们在动物中的重要性和功能。
例如，通过对鲫鱼的高通量基因测序技术，可以发现它们的光敏感受器基因家族包括两个不同的家族成员，并且这些基因家族与光信号转导过程紧密相关。
这些研究还有助于揭示基因家族在动物进化中的重要性，以及它们在物种之间的遗传变异和适应能力。
三、基因密码和表达谱图的研究高通量基因测序技术可以帮助研究者更加深入地探索动物基因表达谱图的背后。
例如，使用该技术可以对动物中的基因密码进行深入研究，发现那些具有重要的调控信号和功能的序列。
同时该技术还可以帮助确定同一基因在不同个体中发生变异的位置，从而highlight它们在不同样本之间的表达差异。
基因克隆技术及其进展
基因克隆技术及其进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展，基因克隆技术已成为现代生物学领域的重要分支，对人类社会的未来发展具有深远影响。
本文旨在全面概述基因克隆技术的基本概念、发展历程、应用领域以及当前面临的挑战与未来的发展趋势。
通过深入剖析这一领域的最新研究成果和技术进展，我们期望能为读者提供一个清晰、全面的视角，以便更好地理解和把握基因克隆技术的现状和未来方向。
在本文中，我们首先介绍基因克隆技术的基本概念，包括其定义、原理以及与其他相关技术的区别。
接着，我们将回顾基因克隆技术的发展历程，从早期的理论探索到现代的高效实践，展现这一领域的科技进步和突破。
我们还将重点介绍基因克隆技术在医学、农业、工业等多个领域的应用，探讨其如何为人类社会的各个领域带来革命性的变革。
然而，基因克隆技术的发展也面临着诸多挑战和争议。
我们将对这些问题进行深入剖析，包括伦理道德、生物安全、知识产权等方面的考虑。
我们还将展望基因克隆技术的未来发展趋势，探讨其在未来可能带来的机遇和挑战。
通过本文的阐述，我们期望能够增进公众对基因克隆技术的了解，推动这一领域的科技进步，并为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和启示。
二、基因克隆技术的基本原理基因克隆技术是一种强大的生物技术，其基本原理主要基于分子生物学的几个核心概念。
要了解的是DNA的复制和转录过程。
DNA，作为生命的遗传蓝图，携带着所有生物体的遗传信息。
通过DNA复制，这些信息能够在细胞分裂过程中被精确复制，从而确保遗传信息的传递。
而转录过程则是DNA信息转化为RNA的过程，这为后续的蛋白质合成提供了模板。
基因克隆技术利用这些基本的生物学过程，通过人工手段将特定的DNA片段（即基因）从一种生物体中提取出来，并插入到另一种生物体的DNA中。
这个过程通常涉及到三种主要的酶：限制性内切酶、DNA连接酶和DNA聚合酶。
限制性内切酶能够识别并切割特定的DNA 序列，从而创造出适合插入新基因的切口。
基于高通量测序的全基因组关联分析
基于高通量测序的全基因组关联分析随着基因测序技术的不断进步，全基因组关联分析（GWAS）已成为大规模研究人类疾病遗传因素的重要手段之一。
与传统的家系研究相比，GWAS可以更全面地探索单个基因和多个基因间的相互作用，对于发现人类遗传变异和疾病的新机制具有重要的意义。
而高通量测序技术的出现使得GWAS的研究范围更加广泛，应用于更多的生物样本和研究对象。
一、高通量测序技术的发展与应用高通量测序技术（High-throughput sequencing，HTS），也称为下一代测序技术，是指一种高效且自动化的测序方式。
目前，常见的高通量测序技术包括Illumina HiSeq、PacBio、Oxford Nanopore等。
这些技术的出现大大提高了测序效率，降低了测序成本，缩短了测序周期，使得全基因组测序成为可能。
举个例子，Illumina HiSeq 2500平台可以同时测序多个样本，并对每个样本产生上亿条的短序列，比起以前的Sanger测序方法，它的测序深度更高，更加准确，能够更好地保证数据的可靠性。
基于这种高效、准确、经济的测序技术，全基因组关联分析的研究得以快速地推进和深入。
二、全基因组关联分析的原理和方法全基因组关联分析通过对单个核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms, SNPs）的基因型数据进行分析，寻找与相关表型（如疾病、性状等）存在关联的遗传变异。
GWAS通常包括三个主要步骤：样本分组、基因型分析和关联分析。
其中，样本分组包括病例组和对照组的设计，基因型分析包括测序、数据预处理和质量控制，而关联分析则是通过计算基因型频率和表型之间的相关性来进行的。
在这个过程中，全基因组关联分析可以使用许多不同的方法来确定SNP与表型之间的关联。
最经典的方法是使用线性回归模型，通过计算每个SNP在不同表型下的频率和表型之间的相关性来寻找关联SNP。
此外，GWAS还可以使用逻辑回归、Cox回归、贝叶斯分析等方法。
基于全基因组序列的物种分类与进化研究
基于全基因组序列的物种分类与进化研究随着科技的进步和高通量测序技术的发展，全基因组测序已成为物种分类和进化研究中的重要手段。
全基因组测序是指对某一物种的基因组DNA的大部分区域进行DNA序列测定，并在其中识别基因和其它功能性区域，通过分析这些信息来了解基因组的结构和功能。
全基因组测序可以在分子水平上揭示物种的演化历史，从而使科学家更好地理解生命的起源和进化。
物种分类和进化研究是生物学的两个重要领域，早在达尔文时代，人们就开始对物种的进化关系进行研究。
传统的物种分类主要依据形态特征和比较遗传信息进行，而全基因组测序则提供了更为全面和准确的遗传信息来源，使得物种分类和进化研究进入了一个全新的阶段。
通过全基因组测序，科学家可以对不同种类的基因组进行比较，从而了解它们之间的相似性和差异性，进而对它们进行分类。
最近25年来，17个鸟纲类、17个哺乳纲类和3个爬行纲类的全基因组测序数据已经获得。
这些数据使得科学家能够更好地理解不同物种之间的演化历史，包括它们是如何分化成各自的物种以及这些物种之间的亲缘关系。
基于全基因组测序的物种分类和进化研究中的一个重要问题是如何将众多基因组序列相互进行比较。
研究人员通常会对物种的基因组序列进行聚类分析，统计相似性指数，使用分子进化树等技术，以识别物种之间的关系。
分子进化树是基于分子序列的邻接法，通过计算基因序列之间的差异性来推断物种的演化历史。
此外，还有许多其他技术，例如计算基因组大小和对基因组中各个区段的编码密度进行比较等。
基于全基因组测序的物种分类和进化研究所产生的数据也带来了许多挑战。
例如，全基因组测序会收集大量的基因组数据，但这些数据也会带来处理数据的困难。
此外，研究人员需要对不同物种之间的形态特征和分子信息进行结合，从而确定各物种之间的分类关系。
总体来说，全基因组序列的遗传信息有助于科学家了解生物的演化历史，从而对其亲缘关系进行分类和进化研究。
虽然全基因组测序可能带来一些技术挑战，但这项技术仍然为科学家提供了一种更为全面、准确和深入的研究动植物进化关系的方法。
利用全基因组测序逐步克隆法解析复杂遗传特征
利用全基因组测序逐步克隆法解析复杂遗传特征复杂遗传特征是指由多个基因和环境因素相互作用产生的特征。
全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS）和逐步克隆法是目前用于解析复杂遗传特征的有效手段之一。
本文将详细介绍利用全基因组测序逐步克隆法解析复杂遗传特征的步骤和方法。
1. 全基因组测序全基因组测序是通过测定一个个体的全部基因组序列，得到该个体的全部基因信息。
全基因组测序可分为两种方法：测序技术和比对算法。
测序技术包括Sanger测序技术、高通量测序技术如Illumina测序和二代测序技术如PacBio测序和Nanopore测序。
这些技术都能够高效地产生大量基因序列信息，为后续的分析提供数据基础。
比对算法主要包括BWA、Bowtie和STAR等。
比对算法能够将产生的测序数据与已知的参考基因组序列进行比对，以确定测序数据中的SNPs、Indels、CNVs等变异。
2. 遗传特征分析通过全基因组测序获取到的大量基因组数据，可以用于遗传特征的分析。
一般分析包括单基因遗传特征和复杂遗传特征的分析。
单基因遗传特征的分析一般采用序列比对和变异分析等方法。
通过比对已知的参考基因组序列和测序数据，可以查找到其中存在的SNPs、Indels等突变位点，并进一步注释这些位点的功能。
而复杂遗传特征的分析则需要进一步的研究和探索。
一种常用的方法是逐步克隆法，即通过构建不同长度的片段并逐一测序，最终确定引起复杂遗传特征的位点。
3. 逐步克隆法逐步克隆法是一种常用的解析复杂遗传特征的方法，它通过分析不同长度的DNA片段，逐渐缩小可能的候选区域，最终可以确定引起复杂遗传特征的关键位点。
具体步骤如下：(1) 设计引物：根据已知的候选区域设计引物，引物的选择要能够扩增整个候选区域，并且需要考虑引物的特异性和特异性扩增条件。
(2) PCR扩增：使用设计好的引物进行PCR扩增，得到候选区域的不同长度的DNA片段。
第六章 高通量筛选技术
一、高通量筛选常用仪器设备
Whatman过滤型做孔板是种多孔形状物体，便于快速和 批量处理样品。板上刻有号码适合于各种微孔板配用仪 器和白动控制装置。
Boekel 微孔板振荡器的特点 独立设定温度，振荡速度和混合时间； 混匀器可以编程设定运行一定时间或者瞬时混合3秒； 内置的盖可以减少污染，样品挥发或者噪音的危险。
报告基因实验
分子生物学家和细胞生物学家利用报告基因研究基 因的表达和调控。 将报告基因引入细胞 DNA 使之与某一特定分子事 件相关，可以为这一分子事件带来可测性。通常检 测的分子事件是基因功能，具有可测性的是发光。 目前，市场上有许多发光报告基因出售。包括：萤 火虫荧光素酶（ firefly luciferase ），β－半乳糖 苷酶（ B -galactosidase ），β－葡萄糖苷酸酶（B -glucuronidase ， GUS ），碱性磷酸酶（ alkaline phosphatase ），和人生长激素（ human growth hormone ， hGH ）。 高灵敏度，低成本，快速以及使用简单使得发光检 测仪成为理想的基因表达研究工具。
今年将建立cmc自动化筛选体系促进我国药物高通量筛选技术的全面发展高通量筛选highthroughputscreeninghts技术是指以分子水平和细胞水平的实验方法为基础以微板形式作为实验工具载体以自动化操作系统执行试验过程以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据以计算机对实验数据进行分析处理同一时间对数以千万样品检测并以相应的数据库支持整体运转的技术体系
高通量筛选技术 High throughput screening
王 陶
2012年2月
高通量筛选最初是伴随组合化学而产生的一种药物筛选方式。
1990年末，组合化学的出现改变了人类获取新化合物的方式，人 们可以通过较少的步骤、在短时间内同时合成大量化合物，在这样的 背景下高通量筛选的技术应运而生。
《分子克隆》PPT课件
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第二节 分子克隆常用的工具酶
Ⅰ型限制酶
➢ 有特定的识别序列 ➢ 但切割位置远离识别位置 ➢ 有的种类可以在同识别序列相距1000bp的位置上随机切割
DNA分子 ➢ 在基因工程中没有什么用途
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第二节 分子克隆常用的工具酶
Ⅲ型限制酶
➢ 有特定的识别序列 ➢ 切割位置在识别序列3’端相距20bp处，可以产生各种类型
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第三节 分子克隆常用的载体
载体应具备的条件
能在宿主细胞中大量复制，得到大量的重组DNA分子 载体上的内切酶位点对于一种酶来说只能有一个（置换型载体上被置换
片段的两侧各有一个内切酶位点） 克隆载体要有复制起点，表达载体要有启动子 载体上要有报告基因或选择标记基因 在不影响载体复制和表达的DNA序列上有内切酶酶切位点 具有较高的外源DNA装载能力。
质粒是可以改造的，可以剪切、剪接的，基因工程的重要任务之一就是严格 改造质粒的同时，控制质粒不传递，若一个致癌质粒可以传递就会传到处都是。
基于全基因组测序技术的基因突变分析
基于全基因组测序技术的基因突变分析DNA是构成生命体的基础组织，它包含身体所有的遗传信息。
而全基因组测序技术就是通过检测DNA中的序列来分析遗传信息中突变的地方。
基因突变是指由于DNA的改变，导致其中一个或多个基因的功能出现异常。
基因突变与人类遗传疾病的发生密切相关，了解基因突变的分析方法可以增加人们对这些疾病的认知和治疗方法。
1. 全基因组测序技术的重要性全基因组测序技术可以分析DNA中的每一个碱基，包括编码蛋白质和非编码DNA区域。
随着技术的提高，人们可以实现遗传信息的高通量测序，在研究基因突变和发生机制等方面具有优势。
此外，全基因组测序技术还可以广泛应用于检测可能会影响药物疗效的基因变异，为药物治疗的精准化提供依据，同时也有利于预防相关基因突变导致的疾病的发生。
2. 基因突变分析的流程基因突变分析的具体流程包括：样品准备、DNA提取、全基因组测序、序列比对、突变检测和注释、结果分析等步骤。
样品准备是基因突变分析的第一步，选择的细胞和组织对于分析结果具有决定性的作用。
DNA提取是下一步骤，主要是提取基因组DNA，保证其完整性和纯度。
全基因组测序是基因突变分析的核心步骤。
通常都是使用高通量测序平台对全基因组进行测序，并通过DNA序列比对，找出同一地点两个核苷酸的不同。
另一方面，为了减少虚假阳性率，必须将大量测序数据中异常的位点进行筛查。
突变检测和注释是继基因突变分析的两个关键步骤，这一步骤的主要任务是确定测序结果中存在的突变情况，并进一步确认这些突变是否与某些具体疾病相关。
最后，结果分析是测序结果的总结，包括基因突变位点的类型、频率、相关度和变异影响等。
3. 基因突变分析的应用场景基因突变分析在生物医学研究和疾病诊断中有广泛的应用。
第一，基因突变分析可以用于疾病诊断，特别是对于一些遗传性疾病，可以通过分析患者基因信息，识别相关的基因突变，协助医生确诊疾病。
例如，对于一些常见的遗传性疾病如囊性纤维化、遗传性肌肉病、遗传性失聪症等，基因突变分析能够比传统的诊断方法更快速、准确。
医学基因组学的方法与技术
医学基因组学的方法与技术第一章：简介医学基因组学是研究基因与健康疾病之间的关系。
该领域涉及到基因识别、序列分析、遗传变异、功能注释、疾病诊断和治疗等方面。
医学基因组学的研究目的是为了理解个体差异以及其与健康和疾病之间的关系，以便改善诊断和治疗的效果。
第二章：基因组测序基因组序列是基因组学研究的基础。
基因组测序技术主要包括传统的Sanger测序技术和新兴的高通量测序技术。
Sanger测序技术适用于对小片段的DNA或RNA序列进行测序。
高通量测序技术则可以快速测序大规模的基因组或转录组，并准确地检测到低频率变异。
高通量测序技术包括454测序、Illumina测序、Ion Torrent测序、PacBio测序等。
第三章：基因组数据分析随着基因组测序技术的发展，我们需要应用一系列的数据分析工具来解读这些大量的数据。
基因组数据分析包括基因组序列比对、变异检测、基因功能注释、群体遗传学、表观基因组学、转录组测序数据分析等。
全基因组关联分析（GWAS）已成为研究复杂性疾病的重要工具，其原理是通过在大群体中比较疾病个体和正常个体基因型的差异，寻找与疾病相关的遗传变异。
但是，GWAS也存在着很多的问题和挑战，例如检测突变类型的限制，检测低频突变的问题等。
第四章：基因组医学基因组医学是利用基因组学知识，将基因组数据应用于临床实践中，以实现个性化医疗的目的。
其主要应用包括基因组检测、基因组诊断、药物个体化治疗等。
比如，通过基因组序列检测，医生可以精确地确定患者是否携带某些风险基因，从而针对性地制定预防方案。
此外，基因组医学还可以用于疾病诊断，通过对基因组序列的解读，医生可以发现某些罕见疾病背后的遗传因素，为病人提供更好的治疗选择。
第五章：伦理问题医学基因组学涉及到个体遗传隐私和数据收集和共享的伦理问题。
关于如何避免基因组数据的泄露以及基因组数据使用和共享的规范还需要得到更多的讨论和制定。
同时，开发更好的基因组测序技术和分析工具，也要考虑到伦理问题和对数据的保护。
完全测序技术在全基因组克隆中的应用方法
完全测序技术在全基因组克隆中的应用方法全基因组克隆是指通过将一个个体的完整基因组复制并插入到另一个宿主细胞中，从而制造出与原个体基因组完全一致的细胞或生物。
完全测序技术在全基因组克隆过程中起着关键的作用，它可以准确地测定每个基因组的序列，并为全基因组克隆提供重要的参考。
完全测序技术是一种高通量测序技术，它能够对一个个体的基因组进行完整的测序，包括所有的基因和非编码区域。
这项技术使用了多种测序方法，大大提高了测序效率和准确性。
在全基因组克隆中，完全测序技术的应用主要包括以下几个方面：1. 基因组序列获取：完全测序技术可以提供一个个体基因组的完整序列信息，包括基因的编码区域和非编码区域。
这对于了解基因组的组成和结构，以及研究基因组的功能和调控机制非常重要。
2. 基因组比较分析：通过比较不同个体基因组的序列，可以揭示它们之间的共同点和差异。
完全测序技术可以对不同个体的基因组进行精确的测序，并提供大量数据用于比较分析。
这有助于研究基因组的进化、突变和遗传多样性等问题。
3. 基因组重构和编辑：完全测序技术可以为基因组重构和基因组编辑提供重要的参考。
通过对基因组的完整测序，可以了解到基因组的结构和组织方式，为基因组的重新排列和编辑提供依据。
这对于基因组的重构和功能研究非常重要。
4. 寻找基因型和表型关联：完全测序技术可以对基因组的所有变异进行检测和确定，包括单核苷酸变异和结构变异。
这些变异可以与个体的表型进行关联分析，从而寻找导致表型差异的基因型。
这对于研究人类疾病的遗传基础非常重要。
5. 研究基因组的功能和调控：完全测序技术可以提供大量的基因组数据，用于研究基因的功能和调控机制。
通过对基因组序列的分析，可以预测基因的功能和调控元件，为基因功能研究和基因治疗提供重要的资料。
总之，完全测序技术在全基因组克隆中具有重要的应用价值。
它可以为基因组的测序、比较和分析提供准确的数据，为基因组的研究和应用提供有力支持。
实现全基因组测序逐步克隆法的关键步骤与技术革新
实现全基因组测序逐步克隆法的关键步骤与技术革新全基因组测序逐步克隆法是一种用于获取生物体完整基因组的方法，在基因组学研究和生物工程领域有着广泛的应用。
本文将介绍实现全基因组测序逐步克隆法的关键步骤和技术革新。
该方法的关键步骤分为样本处理、DNA文库构建、文库扩增和测序四个主要阶段。
下面将详细介绍这些步骤及相关技术革新。
第一步：样本处理样本处理是全基因组测序逐步克隆法的第一步。
在这个步骤中，我们需要从待测的生物体中提取DNA，并进行相关的预处理。
传统的DNA提取方法包括有机溶剂法、磁珠法、硅胶法等，这些方法容易受到杂质的污染，且效率相对较低。
然而，近年来，基于化学方法和微流控技术的DNA提取方法得到了巨大的改进，提高了提取效率和纯度，为后续的步骤打下了良好的基础。
第二步：DNA文库构建DNA文库构建是全基因组测序逐步克隆法的核心步骤之一。
在这个步骤中，我们需要将从样本处理中提取到的DNA片段进行文库构建。
文库构建的关键是需要将DNA进行打断，并与文库载体连接。
传统的文库构建方法包括切割、连接和转化等步骤，然而，这些步骤过程繁琐，易受到DNA片段长度、文库载体、连接效率等因素的影响。
近年来，一些新的技术如限制性酶消化、转座子等技术的引入，对文库构建进行了改进，提高了突破尺寸限制、降低功耗等方面的性能。
第三步：文库扩增文库扩增是全基因组测序逐步克隆法的关键步骤之一。
在这一步骤中，我们需要将文库进行PCR扩增，使其达到足够的浓度和纯度，以便进行高通量测序。
传统的文库扩增方法使用PCR技术，但PCR过程中存在某些片段难以扩增的问题，且扩增过程会引入偏差和杂交。
技术革新方面，引入了一些新的PCR方法，如XL-PCR、LA-PCR等，这些方法能够扩增大尺寸、高GC含量等难扩增的DNA片段，有效提高了文库扩增的效率和准确性。
第四步：测序测序是全基因组测序逐步克隆法的最后一步。
在这一步中，我们需要利用高通量测序技术对文库进行测序，获取基因组序列。
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在增强子陷阱中，报告基因与启动 子的TATA框和转录起始位点相融合，此 时的少量启动子序列不会引起报告基因 的表达，但是，当附近有增强子元件时 启动子被激活使报告基因表达。
启动子陷阱和基因陷阱含有无启动子 的报告基因，因此只有当插入到转录单 位且方向相同时，报告基因的表达才有 可能发生。 启动子陷阱中，报告基因插入到exon 时才表达，相反，基因陷阱中的报告基 因带有剪接序列，当插入到intron中时才 表达。
在拟南芥菜中发展出了一种称为激活标 记系统（activation-tagging），已克隆了 若干个基因。这套系统是用T-DNA载体， 在其右边界整合多个CaMV35S增强子。 在拟南芥菜的激活标签库中，Weigel等 鉴定出了30多个各种性状的显性突变， 对一组突变体的分析表明增强子插入位 点附近的基因过量表达。
所以基因组序列完成之后，接下来的是大规 摸功能基因的鉴定。已明确构成被子植物基因 组最基本的约20，000～25，000功能基因。 高通量功能基因克隆：通过插入失活的方法 产生大量的突变体，特别是在拟南芥菜、水稻 、玉米、矮牵牛花和金鱼草中。对插入位点的 旁邻基因组序列进行克隆，通过计算机搜索可 获得导致突变性状的基因序列。
植物基因组的大小差别很大，基因组大 小的这种差异主要是由重复序列造成。被子 植物中所必须的基因数目不会差异很大。 这可从禾谷类作物的基因组分析中看出来， 禾谷类不同作物的基因组差异很大，如水稻 的基因组只有玉米的20％、小麦的3％，而基 因组成和顺序存在着广泛的同线性。从水稻 中获得的基因序列信息可以用来从其他禾谷 类作物中分离相对应的基因。
在分离插入位点的侧翼序列时，首先 必须确认分离后代的各种突变性状是否 由T－DNA插入造成。只有当突变的性 状与T-DNA的插入共分离时，再来分离 侧翼序列。
6.2.2. 转座子标签
转座子标签已成为非常有用的工具来分 离新的基因。第一个成功分离植物基因的是 通过Ac/Ds（Activator-Dissociation）转座系 统。 其他的转座系统，如En/Spm （Enhancer/Suppressor-mutator）和Mu （Mutator）被用来克隆若干个玉米基因。
• 这是一种高效的用反求遗传学的方 法来研究功能基因，它可以大范围 筛选通过化学方法诱导的突变体， 适用于拟南芥菜和其他各种植物。
上面我们介绍的基因失活是外源DNA插入后引 起，所以易导致致死突变。这一方法中用化学 诱变剂处理只引起点突变，产生一种传统意义 上的等位基因系列，这种亚致死等位基因只引 起性状的变异，不会导致死亡，所以对于研究 一些必须的基因特别有用。 化学诱变剂处理的另外好处是突变的频率高、 不需组织培养等过程。这一方法中最关键的问 题是必须能灵敏检测出点突变。
6.2.1. T-DNA标签
在拟南芥菜中，许多基因通过T-DNA 标签的突变系被分离到。 在美国University of Wisconsin已建立 了含60，480个拟南芥菜T-DNA标签系的 群体。 在水稻中也用类似的方法获得T-DNA 标签系，因为T-DNA是随机插入，又可以 多代遗传，估计需要471，000个T-DNA标 签系才有99％的可能性在任一基因中含有 T-DNA插入。
在水稻中通过农杆菌介导将Ac/Ds 系统导入到水稻中，在Ac存在的情 况下，80％Ds可以从原来位置上切 离，配子中的切离频率不超过40％， 能产生大的突变体群体。
6.2.3. 反转座子标签
水稻中内源因子Tos17可以在组织培 养过程中被激活，拷贝数可扩增到30个。 用Tos17的基因knockout系统被发展 起来。Tos17倾向于插入到基因区，插入 频率比非基因区高二倍。通过这一方法 已克隆到水稻homeobox基因OSH15，水 稻光敏色素A等。
点突变的M2单株混合群体可以作为 一种研究资源供社会共享，用于研究感 兴趣的基因有无发生突变。只要将感兴 趣基因的序列输入，在突变系列库中查 找这一基因有无突变体的存在。如果有 就可以索取对应的突变体植株。
用这一载体总共产生了13，450个T-DNA 插入系。GUS的组织化学检测表明GUS着 色频率比不带增强子的载体高二倍。增 强子插入位点附近的基因表达明显增加。 因此用pGA2715转化的系既可用gus报告 基因筛选启动子，又能产生功能获得 （gain-of-function）突变。
第三节、 TILLING （Targeting Induced Local Lesions IN Genomes）
6.2.3. 激活标签（activation tagging）
传统的T-DNA或转座子插入使基因失活， 这些方法在研究冗余基因的功能时就不 敷应用，也无法分离那些功能失活后会 造成早期致死、雌雄配子败育的基因。 在拟南芥菜中，少于10％的基因标签会 产生可见的性状变异，因此必须用其他 的方法来分离功能基因。
基因组中有很多大的基因家属，如 细胞色素P450（参与多糖的生物合成）， 抗病相关的基因、转录因子、蛋白激酶、 磷酸化酶等。要解决的主要问题是确认 基因家属某一具体成员的确切功能。
通过同源比较的方法（BLAST Search） 可以大致预测54％基因的功能，然而仅仅通 过预测还远远不能确认这一基因在生物体中 的具体功能。 如通过序列的分析，约13％的拟南芥菜 基因推测与转录和信号传导有关。然而知道 某一基因编码激酶或转录因子并不能提供任 何有用的信息来说明这一基因控制什么样的 生理生化过程。
TILLING方法：种子用EMS处理发生 诱变，当代植株（M1植株）自交，M2代 单株的DNA样本用来突变筛选，同时将 它们的种子分别储存。单株DNA样本混 合、DNA混合池排列到96孔板上用于基 因特异的PCR筛选。
PCR产物同一内切酶（CELI）混合、切 割双链中不配对的碱基。切割后的产物在 自动测序仪上电泳，分析条带。 不同的双链末端可以标上不同的染料 用来准确、快速鉴定条带。 一旦当在某一DNA混合池中检测到突变 后，进一步筛选组成这一DNA混合池的单 个DNA样品直到确定相应的突变个体。
基因陷阱提供了很有效的方法来鉴 定基因，因为这一系统是建立在报告基 因表达基础上的，不需要突变的性状， 因此在分离传统方法上很难分离的二类 基因上很有用：1）功能冗余的基因；2） 在不同发育阶段上起功能的基因（各个 发育阶段上的基因发生突变的话很可能 导致致死突变）。
最近，Jeong等人又开发出了新的 T-DNA载体，pGA2715，这一载体具有启 动子陷阱和激活标签二种特性。这一载 体在右边界含有一个无启动子的GUS报告 基因。另外，有多个35S增强子位于左边 界。
Identification of an R gene by inactivation with transposons
当含有Ds的转基因植株同含有Ac 的转基因植株杂交后，在后代中可以观 测到高频率的突变体，包括生长、形态 发育、开花期、抗性等的变化。首先要 确定这些变异是否由Ds引起。Ds转座频 率在后继世代大大下降。
目前从各种作物中已获得大量的EST序列， 这些序列在模式植物和研究植物之间作为一 种基因同形体（isomorphisms），提供一种 跨基因组差异的平台，来利用模式作物广泛 的序列信息。如，在与某一功能相关的基因 被克隆到以后，就可以用它在其他作物中找 到同根基因（orthologs）。
各种显花植物大量EST的产生以及水稻、 拟南芥菜等基因组序列的完成，就有可能来 研究高等植物基因组序列的相似性。 大多数的基因在不同的高等生物中表现 出核苷酸序列和氨基酸序列的相似性。很少 有编码蛋白的被子植物基因在拟南芥菜和水 稻中没有同根基因（orthologs）。 高等植物发育上的差异可能主要是由于 转录调控因子反式调控序列的变化。
通过突变方法分析基因功能的主要 限制是 1）许多基因由多个拷贝组成，拷 贝紧密连锁且功能互补，很难产生功 能失活突变体； 2）对于致死突变和不育突变都无 法获得稳定的突变后代，也就无法克 隆基因。
基因芯片和Micrroarray：理论上，基因组 上所有基因的DNA序列可以被放到一个小的 固体支撑物上用来同标记的RNA进行杂交。 这样，我们可以获得每个基因对病原菌、害 虫、干旱、低温、盐碱、光周期、和各种环 境因子变化等的反应。 同样，我们可以获得大量的有关发育过程 中基因的表达变化。所有这些信息在研究基 因的功能、生理生化的机理等都非常有用。
第二节、高通量克隆植物功能 基因－基因标签法
在若干种植物中已通过转座子插入使基 因失活来研究基因的功能。用转移DNA（TDNA）作为诱变剂（mutagen）来标签基因已 在拟南芥菜上发展起来。T-DNA的插入是一 个随机事件，插入后可以稳定遗传。
插入突变在功能基因研究中已成为一种 非常诱人的方法，因为已发展了若干种成熟 的方法来分离插入A标签系群体时最大的困 难是在当代获得足够数量的种子，可能 是由于T-DNA插入的致死效应导致育性 很低。T-DNA插入造成的功能改变常常 是隐性的，突变性状可以在分离后代中 观测到。
分析了1，600个标签系的T2代后， Jeon等人发现了各种突变的性状：最多 的 是 矮 秆 性 状 （ 7.0% ） 和 叶 色 突 变 （9.5%），苗期死亡的占1.1%，生殖器 官 也 有 少 量 变 异 ， 如 depressed paleae, filamentous flowers, extra glumes, long sterile glumes 等 。 约 1.8% 完 全 不 育 ， 0.2%提前开花、0.1%推迟开花。
第三节、 基因陷阱（Gene Trap）
• 报告基因（reporter gene）的插入产 生融合基因，融合基因可用来检测 单个基因的表达。通过这样方法， 根据基因在不同时间和不同条件下 的表达谱来分离基因。因为插入 DNA的序列已经知道，这一序列可 用作“标签”很容易分离到基因。
报告基因用来构建三种基本的基因 陷阱载体：增强子陷阱、启动子陷阱 和基因陷阱。每一种类型能应答插入 位点的顺式作用调控序列。