当代植物生物学研究进展最快的领域

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1、当代植物生物学研究进展最快的领域当代植物生物学研究进展最快的领域/刘进平编基因组学（Genomics）是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。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（structuralgenomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functionalgenomics)，又被称为后基因组学（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

2、得生物学研究从对单一基因或蛋白质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对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，及对基因进行全面系统的分析的新技术如基因表达的系统分析（serialanalysisofgeneexpression，SAGE）、c

3、DNA微阵列（cDNAmicroarray）、DNA芯片（DNAchip）等。植物基因组学得到了迅速发展，除拟南芥、水稻等植物基因组的大规模测序外，鉴定和发现表达基因最快的途径就是确定EST，目前在很多公共数据库中已有不少EST数据，开展EST研究较多的作物包括大豆、番茄、玉米和水稻等，其它植物如绿豆、橡胶树、云杉、白杨、木薯、一些牧草作物、萝卜、胡萝卜、芥菜、草莓、红小豆、豇豆、菜豆、苜蓿EST数据也在不断累积。因为在对某植物对全序列进行测序之前，EST数据库将是发现基因、进行种间序列比较、通过分子标记和表达分析的克隆等最有价值的资源。比较来自不同器官和

4、不同生理环境下的EST还可以得到表达类型方面的初步信息。此外，基于DNA芯片的基因功能分析、基因产物蛋白质的表达分析、利用正向和反向遗传学技术（如插入突变建立突变体库）来研究植物基因功能进展很快。蛋白质组学（Proteomics）是以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。可以说蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑，也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。在生物体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，是生命活动的真正执行者和体现者。基因的主要功能是通过其表达产物——蛋白质来实现的，而蛋白质亦具有

5、自身特有的活动规律，随着生命活动的进程表现出极其动态的紧密协调的变化，蛋白质在合成之后具有相对独立的修饰、转运和相互间作用能力，同时还具有对外界因素发生反应的能力。因此，只有从蛋白质组学的角度对所有蛋白质的总和进行研究，即开展蛋白质组学研究，才能更加贴近对生命现象和本质的掌握，生命活动的本质和活动规律才能找到答案。正是因为这样，国际科学界预言，在21世纪，生命科学的热点将从基因组学转向蛋白质组学，使后者成为新的前沿。蛋白质组学研究不但对了解生命本质有重要的意义，而且在疾病诊断治疗、药物筛选等有广泛应用前景。其中蕴藏着开发疾病诊断方法和新药的线索。正因如此，

6、《自然》、《科学》在公布人类基因组序列草图的同时，分别发表了述评与展望，将蛋白质组学的地位提到前所未有的高度，认为蛋白质组学将成为新世纪最大战略资源争夺战的重要“战场”，是新世纪生物医学前沿研究的战略制高点。早期蛋白质组学的研究范围主要是指蛋白质的表达模式（Expressionprofile）,随着学科的发展，蛋白质组学的研究范围也在不断完善和扩充。蛋白质翻译后修饰研究已成为蛋白质组研究中的重要部分和巨大挑战。蛋白质-蛋白质相互作用的研究也已被纳入蛋白质组学的研究范畴。而蛋白质高级结构的解析即传统的结构生物学，虽也有人试图将其纳入蛋白质组学研究范围，但目前

7、仍独树一帜。蛋白质组学研究和基因组研究一样，依赖于强有力的、高通量、大规模的技术。在目前的蛋白质研究中，仍以双相电泳和质谱技术为支柱技术，并在分辨率和检出率方面有很大改进。但是与基因组学研究相比，由于蛋白质的复杂性和识别原则的多样性，缺乏一种高通量的识别工具仍然是蛋白质组学深入研究的瓶颈。因此，一些新的技术也由此孕育而生，换言之，发展可替代或补充双向凝胶电泳的新方法已成为蛋白质组研究技术最主要的目标。目前，二维色谱（2D-LC）、二维毛细管电泳（2D-CE）、液相色谱－毛细管电泳（LC-CE）等新型分离技术都有补充和取代双向凝胶电泳之势。另一种策略则是以质

8、谱技术为核心，开发质谱鸟枪法（Shot-gun）、毛细管电泳-质谱