植物基因组特点及其研究进展

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1、植物基因组特点及其研究进展宋剑灵海南大学农学院海南儋州571737摘要：基因组是指一个细胞(核)中的全部DNA，植物基因组具有大小相差较很大，呈多倍性的特点。目前对植物基因组的研究主要集中在一些草本植物模式植物上，尚需发展和健全。国鲜见内关于对基因组研究的的报道。随着分析手段的不断提高和基因定位方法的开发利用国外关于基因组的研究朝着连锁图谱应用及基因组基因构造分析的方向推进。目前，关于植物如何适应基因组大小、倍性水平的变化，以及这些变化在自然选择中是否具有某种优势鲜见报道。关于基因组的研究随着分析手段的不断提高和建立在植物生物学特性基础上的基因定位方法的开发利用，发达

2、国家植物基因组连锁图谱制作已全面启动，并正朝着连锁图谱应用及基因组基因构造分析的方向推进。国内有关植物基因组研究尚未全面启动，这与我国日益增强的综合国力及整个领域的国际发展态势极不相称。目前机遇和挑战并存，相关研究领域的学者应把握时机，选准目标，尽快开展植物基因组连锁图谱制作、应用及基因组基因构造分析方面的研究。关键词：植物基因组特点研究进展一1、植物基因及其组特点基因组是指一个细胞(核)中的全部DNA，包括所有的基因(gene)和基因间隔区(intergen-icregion)。植物基因组由重复序列和低(单)拷贝的DNA组成。重复序列分为两类:串联重复(tandem

3、repoats)和散布重复(dispersedrepeats)。基因组较大的植物，DNADNA序列重复的程度高，单拷贝序列较短(<2kh2kb)；基因组较小的植物，低拷贝序列则较长，如在拟南芥中可长达120kb。细胞是不停地进行着维持植物生存所必须的基本代谢活动的生命小宇宙，小宇宙当中的大部分代谢活动受制于细胞核。细胞核是生命赖以维持的基本装置，其中遗传信息物质(DNA)的总和称为细胞核基因组(nucleicgenome)。植物细胞中还有另外两种类型的基因组，即线粒体基因组和叶绿体基因组。本文中的基因组如不加特殊说明即指细胞核基因组。高等植物的基因组具有物种特异性，每

4、个植物种拥有固定数量和形态的基因组[1，2]。光学显微镜下基因组呈可视的染色体(chromosome)状态，如果将细胞核比作地球，染色体就好比地球之大陆。染色体大陆上布满了类似于崎岖山脉的拓扑异构酶(topoisomer-ase)，并分布着不便于行走的类似于沙漠的各式各样重复序列(repeatedsequence)。与地球大陆大峡谷相对应的是染色体着丝粒(kinetochore)，相互连锁着的基因相当于平原上和沿海岸线星罗棋布的大都市，而染色体上的特定碱基序列基序(specificbasesequencemotif)可以看作是大都市中鳞次栉比的高楼大厦[3，4]。不同

5、物种的基因组各具特点。基因组是指一个细胞(核)中的全部DNA，包括所有的基因(gene)和基因间隔区(intergen-icregion)。人类基因组拥有大约80000个基因，但基因编码区域仅仅占整个基因组的3%。酵母基因组仅含有6000个基因，构成极为紧密[5]。某些植物的基因组则主要为重复DNA序列所把持序列所组成。而原核生物的基因组非常小，基因与基因之间很少留有闲置区域。了解各种基因组序列所包含的信息无疑将成为21世纪生物科学工作者的重要使命。二2、植物基因研究现状目前，以人类基因组课题为契机，发达国家及部分发展中国家均在不遗余力地推进基因组科学的发展[6，7]

6、。对某些原生动物[8]和真菌[9]等小型基因组的分析已经取得重大突破，整个研究领域正迎来后基因组科学(post-genomescience)时代。然而，植物基因组分析特别是木本植物基因组分析起步较晚，现阶段主要还是围绕拟南芥菜(ArabidopsislocatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewb

7、ayonets,duetomissedfatal,whennightcamethaliana)[10]、水稻(Oryzasativa)[11]和玉米(Zeamays)[12]等草本模式植物(modelplant)展开。基因组分析理论上的坚强后盾是分子生物学和分子遗传学基因组分析以分子生物学和分子遗传学为理论基础[5]。近年来植物分子生物学和植物分子遗传学研究领域十分活跃，成果倍出，使对不同植物种的基因组进行全面分析成为可能。在后植物基因组科学时代，可望解决的课题主要有:随着各植物种基因组分析的开展和完善，并通过对它们的比较研究，,可以从基因组的高度更