生物信息学 第3章 动植物基因组测序项目

* Euchromatin portion (based on deJong and Stack, personal comm)
euchromatin heterochromatin AT-rich satellite DNA
番茄基因组测序计划
euchromatin
telomere
pericentric heterochromatin
(3)后代多。 每株拟南芥可产生上百个苹果, 多达5000 粒种子。
(4)核基因组小。 拟南芥细胞核共包含5 对染色体, 约 1.2亿碱基对。
这些优点使得拟南芥成为植物科学研究的模式植物。
拟南芥基因组测序计划
拟南芥的基因组序列数据库，TAIR
拟南芥基因组数据库
拟南芥1001基因组项目
测定1001个拟南芥单株，揭开遗传差异。
猕猴桃基因组测序计划
猕猴桃基因组中三次倍增留下的痕迹
数目大量增加的猕猴桃维生素合成基因
拟南芥基因组测序计划
2000年 12月4日出版的《自然》杂志(Nature) 报道了拟南芥完整基因组测序工作完成并首次 发表了其完整基因组序列。这成为植物科学史 上的一个重要里程碑。该项目1996年开始，计 划2004年完成。
猕猴桃基因组测序计划
猕猴桃，又称“奇异果”，其富含多种 维生素、糖和矿物质等多种营养成分， 被誉为“水果之王”和“维C之王”。
猕猴桃起源于中国南方地区，大约100年 前被引入新西兰，经过多年的驯化和商 业化培育，现已成为风靡全球的营养价 值最为丰富的高端水果之一。
猕猴桃基因组测序计划
猕猴桃基因组测序计划
centromere
pericentric heterochromatin
euchromatin
番茄基因组（950Mb）中大 约3/4（730Mb）是异染色体; 占基因组1/4，约220Mb的常 染色质多集中分布于染色体 的两极，这些常染色体区域 包含了超过90%的番茄基因 和几乎所有的单拷贝基因。
由合肥工业大学生物与食品工程学院刘永胜教 授和美国康奈尔大学汤姆逊植物研究所费章君 博士共同带领的猕猴桃基因组国际合作组织，
联合四川大学、四川省自然资源研究院、湖北 省农科院、中国科学院广西植物研究所、香港 中文大学、复旦大学、西南大学、美国爱达荷 大学、美国农业部等国内外高校和科研机构， 对广泛栽培的中华猕猴桃品种“红阳”的基因 组进行分析，
鉴于中国科学家在番茄基因组测序任务中的突 出表现和重要贡献，国际茄科基因组计划决定 2013年在中国举行第10届国际茄科基因组大会。
番茄基因组测序计划
后续的番茄基因组测序计划： 中国与荷兰科学家共同发起了“100个番
茄基因组研究计划”，希望能用1年的时 间完成100个番茄基因组的测序和组装工 作，解析番茄基因组序列，为培育高产、 优质、抗病虫害等优良性状的新品种奠 定坚实的基础。
动物基因组测序项目
Hale Waihona Puke Baidu
大熊猫
黑猩猩
家猪
1、解析番茄的果实发育机制，为培育具有高产、优质、 抗病虫害、抗逆等优良性状的番茄新品种奠定良好基 础，对推动全世界番茄生产有重要意义。同时，基因 组序列的获得为在育种中进一步利用野生资源的优异 基因提供出有力工具。
2、对于不同物种之间的比较基因组学研究具有重要价 值，将极大推动番茄乃至包括马铃薯、辣椒、茄子等 茄科植物的功能基因组研究，比较基因组学研究，为 其它茄科植物的研究提供基因组序列，解释为什么亲 缘关系接近的茄科物种之间存在巨大的外在差异
猕猴桃基因组测序计划
猕猴桃基因组测序计划
猕猴桃基因组616.1 Mb 编码 39,040 基因； 发现了中华猕猴桃类植物的果实风味和营养品
质相关基因产生和进化的基因组学基础； 揭示了存在于中华猕猴桃进化过程的3次基因
组倍增的历史事件，以及中华猕猴桃富含维生 素C、类胡萝卜素、花青素等生物活性物质的 基因组学基础，为猕猴桃品质改良和遗传育种 奠定了重要基础。
番茄基因组测序计划
2003年11月，在华盛顿，组建由中、美等14国 科学家组成的番茄基因组研究国际协作组，开 始番茄全基因组的测序工作（华盛顿会议）。
2012年5月，番茄基因组序列发表在《Nature》 杂志。对栽培番茄和醋栗番茄全基因组的序列 测定，是继拟南芥和水稻基因组序列分析之后， 科学家通过国际合作完成的又一个高质量模式 植物基因组序列分析。
番茄国际测序组织 ，包含14个国家的研究机构
Chrom. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mb* 24 26 26 19 11 20 27 17 16 10 13 11 T=220
Short arm
Centromere
Long arm
USA Korea China UK USA The Netherlands France USA Spain USA USA Italy
已经绘制出拟南芥的基本基因图谱，其中包含 1.16亿个碱基对，编码大约2,6000个基因。
拟南芥基因组测序计划
拟南芥是一种典型的开花植物, 广泛分布于欧洲、 亚洲和北美。 它作为模式植物在基因组分析方面有很多优势：
(1)生长周期短。 整个生长周期, 从发芽到种子的成熟可在6周内完成。
( 2)体形小, 占地少。 成熟植株一般 15cm ～ 20cm 高。
SOL计划的第一步就是对番 茄常染色体区进行测序。
番茄基因组测序计划
番茄基因组测序计划
普通栽培番茄有约9亿个碱基对，共鉴定出约 34727个基因，其中97.4%(33840个)的基因已 精确定位到染色体上。协作组同时绘制出栽培 番茄祖先种野生醋栗番茄基因组的框架图，两 个基因组仅有0.6%的区别。
第3章 动植物基因组测序项目
与我们息息相关的人类基因组序列
植物基因组测序进展
番茄
猕猴桃
拟南芥
茄科植物的分布
茄科包含超过3000种的植物，分布在不同的生态环境。
Lynn Bohs
茄科植物
番茄 辣椒
茄子
土豆
Pachytene chromosomes
牵牛花
番茄作为食物的重要性
番茄基因组测序的目的和意义