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基因组测序在植物领域的应用有:基因组测序、转基因技术 、分子标记辅助育种、单细胞测序技术等。
一、基因组测序
基因组测序是一种通过测序技术获得一个完整的基因组序列表示的方法 。通过得到植物基因组的序列 ,可以更好地了解植物的基因组结构和功能。基因组测序可以揭示植物间的遗传差异,解析植物基因、解释功能以及推断演化,对植物基因改良具有很大帮助。
例如,通过基因组测序 ,国内科研团队成功筛选到世界上最大的冬枣种质资源库,实现了对冬枣的基因组测序 。这项经典的农业基因组学研究让科研人员深入挖掘到了冬枣基因组信息,并为水果开发提供了技术基础。
二 、转基因技术
转基因技术是指将外源基因引入到植物体内来改变其遗传特点的技术手段。使用基因测序技术可以找到植物中的一些特殊的基因 ,从而把它们转移到其他植物体内,实现育种方法的改良 。
例如,在水稻中加入了苏云金膜的基因 ,提高水稻对干旱、盐碱、低温等压力的适应性,实现了水稻的抗逆能力增强,同时也更加耐热 、产量更高。
三、分子标记辅助育种
分子标记技术是指在DNA水平上寻找基因型特殊的基因。通过分析植物DNA中的不同部分的遗传变异性 ,确定与某个表型(如抗病性、耐性 、高产性)有关的特定基因位点,以快速获得所需的新品种。
例如,发现农作物中的簇毛菌根真菌体内有某些基因与耐盐碱能力有关 ,而在不含这些基因的农作物中,其耐盐碱能力较差 。利用分子标记技术,可以快速筛选出某些植物品种中可能含有相关基因的植物材料,并进行后续的选择、育种。
四、单细胞测序技术
单细胞测序技术可以用于检测单个细胞的基因组序列 ,避免了传统生物组学研究中的混杂效应。在植物育种中,单细胞测序技术可以帮助科学家寻找基因表达差异大的质体,并通过进一步的研究来深入了解这些基因的功能与调节机制 。
总之 ,基因测序技术在植物育种中的应用已经成为了一个重要的研究方向,因而可以更加准确地预测 、培育出有价值的抗病品种和提高产量的品种。不过,也应该在不断的应用过程中不断更新改良 ,提高基因测序技术的水平,进而更好地服务于现代农业和人类的需求和利益。
人类基因组研究的目的不只是为了读出全部的DNA序列,更重要的是读懂每个基因的功能 ,每个基因与某种疾病的种种关系,真正对生命进行系统地科学解码,从此达到从根本上了解认识生命的起源、种间、个体间的差异的原因 ,疾病产生的得机制以及长寿 、衰老等困扰着人类的最基本的生命现象目的 。
对人类疾病基因研究的贡献
人类疾病相关的基因是人类基因组中结构和功能完整性至关重要的信息。对于单基因病,采用“定位克隆”和“定位候选克隆 ”的全新思路,导致了亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等一大批单基因遗传病致病基因的发现,为这些疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病 、神经精神类疾病(老年性痴呆、精神分裂症)、自身免疫性疾病等多基因疾病是目前疾病基因研究的重点 。 健康相关研究是HGP的重要组成部分 ,1997年相继提出:“肿瘤基因组解剖计划”“环境基因组学计划”。
对医学的贡献
基因诊断 、基因治疗和基于基因组知识的治疗、基于基因组信息的疾病预防、疾病易感基因的识别 、风险人群生活方式、环境因子的干预。
对生物技术的贡献
(1)基因工程药物
分泌蛋白(多肽激素,生长因子,趋化因子 ,凝血和抗凝血因子等)及其受体 。
(2)诊断和研究试剂产业
基因和抗体试剂盒、诊断和研究用生物芯片 、疾病和筛药模型。
对细胞、胚胎、组织工程的推动
胚胎和成年期干细胞 、克隆技术、器官再造。
对制药工业的贡献
筛选药物的靶点:与组合化学和天然化合物分离技术结合,建立高通量的受体、酶结合试验以知识为基础的药物设计:基因蛋白产物的高级结构分析、预测 、模拟—药物作用“口袋 ”。
个体化的药物治疗:药物基因组学 。
对社会经济的重要影响
生物产业与信息产业是一个国家的两大经济支柱;发现新功能基因的社会和经济效益;转基因食品;转基因药物。
对生物进化研究的影响
生物的进化史,都刻写在各基因组的“天书”上;草履虫是人的亲戚——13亿年;人是由300~400万年前的一种猴子进化来的;人类第一次“走出非洲”——200万年的古猿;人类的“夏娃 ”来自于非洲 ,距今20万年——第二次“走出非洲”?
基因组计划为人类基因组的研究提供了大量的信息。通过功能基因组学的研究,人类最终将能够了解哪些进化机制已经确实发生,并考虑进化过程还能够有哪些新的潜能 。
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