t-dna插入突变体在水稻功能基因组研究中的应用

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1、T-DNA插入突变体在水稻功能基因组研究中的应用关键词：T-DNA  插入突变体  水稻功能基因组  研究                                        悠游基因组（Genome）指一个物种的全套染色体和基因。随着模式生物基因组计划和人类基因组计划（HGP）的提出和实施，1986年ThomasRoderick提出了基因组学（Genomics）的概念，其内容主要是指基因组作图（Mapping）和测序（Sequencing）。基因组研究着重于探索基因组的结构、基因的结构和功能以及物种的进化。近年来，人们倾向于将基因组学分为结构基因组学（Structura

2、lgenomics）和功能基因组学（Functionalgenomics）两大部分。结构基因组学的最终目标除弄清基因的全部序列，建立高精度的遗传、物理图谱和转录图谱，还包括大规模蛋白质构型的研究。功能基因组学研究的基本策略是将基因和蛋白质的研究从单个的研究扩展到以系统的方式对生物体内所有基因和蛋白质进行研究，利用结构基因组学所积累的数据，从中得到有价值的信息，阐述DNA序列的功能（张祖新等，2003）。1 突变体在水稻功能基因组研究中的作用1.1水稻功能基因组研究   全基因组测序是当今生物科学研究发展的必然，是后基因组研究的重要基础。水稻因其基因组较小，遗传背景清晰，与其它禾本科

3、植物存在广泛的共线性，遗传转化体系完善，EST/cDNA数据库丰富及其重要的经济价值而成为禾本科植物基因组研究的模式生物。由日本等十余个国家参与的国际水稻基因组测序计划（Internationalricegenomesequencingproject，IRGSP）是大规模测定水稻基因组序列的国际组织，旨在完成水稻的精确序列图。美国Monsanto公司于2000年4月6日率先完成粳稻全基因组工作框架图，草图数据只提供给IRGSP和有条件登记的科研人员。Syngenta公司于2001年1月26日宣布已完成粳稻全基因组工作框架图，草图数据可在其网站有条件登记使用，Sygenta公司用6倍

4、于水稻基因组的序列接成覆盖率为93%的序列草图，粗略预测“日本晴”基因组含有32000至50000个基因（Golff等，2002）。我国学者于2001年独立完成了籼稻全基因组工作框架图（Yu等，2001），其草图数据已在GenBank中登记注册，并于2002年在《Science》上发表了有关水稻全基因组工作框架图的构建工作，籼稻品种“93-11”基因组大小为466Mb，预测含有46022至55612个基因（Yu等，2002a）。2002年12月18日，IRGSP宣布已完成以PAC/BAC克隆为基础的水稻基因组全序列的测序工作。另外，45000个水稻EST序列已测序并于2001年释放

5、到公用互联网数据库，但只有其中的25%可找到已知基因的同源序列，大部分基因的功能还有待鉴定；到2005年11月11日止，释放到NCBI数据库的水稻EST序列已达406790条（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/dbEST/dbEST_summary.html）1.2突变体在水稻功能基因组研究中的应用 通过与已知基因序列（包括核苷酸序列、mRNA序列和蛋白质序列）的同源性比较可以预测许多未知基因的假定功能，也可能通过它们在染色体上的位置进行预测。然而，要精确了解每个基因的功能及基因间的互作功能，必须分析单个基因和多个基因的突变表型以及它们的时空表达剖面。随着新技

6、术新方法的不断创新开发，分析鉴定基因功能的方法越来越多，并逐渐形成功能基因组学的分支学科，如比较基因组学（comparativegenomics）、转录基因组学（transcriptomics）、蛋白质组学（proteomics）、代谢基因组学（metabolomics）和表型基因组学（phenomies）等。但分离鉴定基因功能的最直接最有效的方法是构建饱和的基因突变群体，通过突变体分析鉴定基因功能。因此突变群体的构建是功能基因组学的基础（江树业，2003）。物理诱变、化学诱变、同源重组、基因沉默以及插入突变等方法都可以用来构建突变体库，但每种方法都有各自的优缺点。物理、化学诱变比

7、较容易得到饱和突变体库，但突变基因的克隆要用较复杂的图位克隆法，难以在获得全基因组测序信息的基础上进行基因功能的研究。同源重组是酵母和鼠类中用得比较成功的一种方法，但植物中同源重组率比较低。2 T-DNA插入突变体在水稻功能基因组研究中的应用插入突变（insertionalmutagenesis）是一种基于外源DNA插入基因内部导致其失活的基因功能研究方法。全基因组插入突变源包括植物转座子和农杆菌T-DNA。用于创造植物突变体库的转座子主要有玉米Ac/Ds,En/Sp