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分子遺傳與表觀遺傳 版權(quán)信息
- ISBN：9787030735010
- 條形碼：9787030735010 ; 978-7-03-073501-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
分子遺傳與表觀遺傳 內(nèi)容簡介
《分子遺傳學(xué)與表觀遺傳學(xué)》教程共分為12章，第1章為緒論，主要講述分子遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的定義、產(chǎn)生與發(fā)展及在生產(chǎn)中的重要應(yīng)用；第2章基因與基因組，講述基因概念的發(fā)展，不同類型的基因、功能基因的研究方法以及不同基因序列的應(yīng)用；第3章基因與基因組學(xué)研究方法與技術(shù)，主要講述測序技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；第4章遺傳標(biāo)記與基因作圖，講述標(biāo)記的類型、應(yīng)用以及基因作圖的種類；第5章DNA復(fù)制與基因表達(dá)，圍繞"中心法則"講述基因的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄；第6章基因表達(dá)的調(diào)控，主要講述原核與真核基因表達(dá)調(diào)控的模型及相關(guān)研究方法；第7章基因的突變、重組與修復(fù)，講解基因突變的類型，重組與修復(fù)機(jī)制，以及基因突變的利用；第8章染色質(zhì)及表觀修飾，主要圍繞DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA、核小體定位等內(nèi)容進(jìn)行編寫；第9章表觀修飾參與基因表達(dá)調(diào)控，主要圍繞表觀修飾對(duì)基因的表達(dá)和功能的影響機(jī)制展開講述；第10章RNA的分子遺傳，圍繞具有功能的非編碼RNA進(jìn)行講述；第11章分子遺傳學(xué)與植物發(fā)育，圍繞植物發(fā)育，就發(fā)育過程中的重要分子和近期新前沿進(jìn)行討論；第12章分子遺傳學(xué)研究與農(nóng)作物生產(chǎn)，列舉植物和作物領(lǐng)域具有代表性的研究前沿進(jìn)展，講述其分子遺傳學(xué)機(jī)制。
分子遺傳與表觀遺傳 目錄
目錄
**章 緒論 1
一、分子遺傳與表觀遺傳的含義 1
二、分子遺傳和表觀遺傳的產(chǎn)生與發(fā)展 2
三、分子遺傳與表觀遺傳在生產(chǎn)中的重要應(yīng)用 3
主要參考文獻(xiàn) 5
第二章 基因與基因組 6
**節(jié) 基因概念的發(fā)展 6
一、孟德爾基因概念的早期探索 6
二、Johannsen基因概念的提出 6
三、摩爾根基因物質(zhì)性的探索 7
四、基因化學(xué)本質(zhì)的探索 7
五、Benzer基因結(jié)構(gòu)的探索 7
六、基因控制性狀的探索 8
七、基因傳遞遺傳信息機(jī)制的探索 8
八、基因精細(xì)結(jié)構(gòu)與分工的探索 9
九、新類型基因的發(fā)現(xiàn) 9
十、基因的現(xiàn)代概念 10
第二節(jié) 原核基因組與原核基因的分子結(jié)構(gòu) 11
一、原核基因組 11
二、原核基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——以大腸桿菌為例 11
三、原核基因的結(jié)構(gòu) 12
第三節(jié) 真核基因組與真核基因的分子結(jié)構(gòu) 13
一、真核基因組 13
二、真核基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 13
三、真核蛋白質(zhì)編碼基因的結(jié)構(gòu) 14
第四節(jié) 重復(fù)序列與重復(fù)基因 15
一、重復(fù)序列 15
二、重復(fù)基因 15
第五節(jié) 重疊基因 16
一、原核生物重疊基因的類型 16
二、真核生物重疊基因的類型 17
第六節(jié) 斷裂基因 17
一、斷裂基因的典型結(jié)構(gòu)特征 17
二、可變剪接 18
第七節(jié) 轉(zhuǎn)座子 18
一、轉(zhuǎn)座子的類型 19
二、原核生物中的轉(zhuǎn)座子 19
三、真核生物中的轉(zhuǎn)座子 20
第八節(jié) 基因概念展望 20
主要參考文獻(xiàn) 22
第三章 基因與基因組學(xué)研究方法和技術(shù) 23
**節(jié) 基因組學(xué) 23
一、基因組學(xué)的概念與發(fā)展歷程 23
二、基因組學(xué)的研究內(nèi)容 23
三、基因組學(xué)的應(yīng)用 24
第二節(jié) 測序技術(shù) 25
一、**代測序技術(shù) 25
二、第二代測序技術(shù) 26
三、第三代測序技術(shù) 28
第三節(jié) 測序技術(shù)的應(yīng)用 29
一、基因組 29
二、表觀遺傳組 33
三、轉(zhuǎn)錄組 35
四、蛋白質(zhì)組 39
五、宏基因組 43
主要參考文獻(xiàn) 48
第四章 遺傳標(biāo)記與遺傳性狀的分析方法 49
**節(jié) 遺傳標(biāo)記簡介 49
一、形態(tài)學(xué)標(biāo)記 50
二、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記 50
三、生化標(biāo)記 50
四、分子標(biāo)記 51
第二節(jié) DNA分子標(biāo)記 51
一、基于DNA雜交的分子標(biāo)記 52
二、基于PCR技術(shù)的分子標(biāo)記 53
三、基于PCR技術(shù)和限制性酶切的分子標(biāo)記 56
四、基于DNA芯片技術(shù)和測序技術(shù)開發(fā)的分子標(biāo)記 58
第三節(jié) 遺傳群體的構(gòu)建 58
一、親本的選配 58
二、遺傳群體類型的選擇 59
三、群體大小的確定 62
第四節(jié) 質(zhì)量性狀遺傳分析方法 62
一、近等基因系分析法 63
二、分離體分組混合分析法 64
第五節(jié) 數(shù)量性狀遺傳分析方法 66
一、數(shù)量性狀基因座定位原理 66
二、數(shù)量性狀基因座定位方法 66
第六節(jié) 分子標(biāo)記輔助選擇及應(yīng)用 69
一、分子標(biāo)記輔助選擇的種類 69
二、分子標(biāo)記輔助選擇的應(yīng)用 73
主要參考文獻(xiàn) 75
第五章 DNA復(fù)制與基因表達(dá) 77
**節(jié) 中心法則 77
一、DNA的復(fù)制 77
二、RNA的合成 77
三、蛋白質(zhì)的合成 77
第二節(jié) DNA的復(fù)制 78
一、半保留復(fù)制 78
二、DNA復(fù)制的起始 79
三、DNA復(fù)制的延伸 80
四、DNA復(fù)制的終止 81
第三節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控 82
一、概述 82
二、細(xì)胞周期運(yùn)行的調(diào)控 83
第四節(jié) 基因的轉(zhuǎn)錄 84
一、基因轉(zhuǎn)錄的一般特點(diǎn) 84
二、RNA聚合酶 85
第五節(jié) mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成 87
一、真核生物前體mRNA的加工 88
二、蛋白質(zhì)的合成 89
三、核糖體 91
四、肽鏈的合成 92
第六節(jié) 翻譯后的修飾 97
一、蛋白質(zhì)翻譯后共價(jià)修飾 97
二、蛋白質(zhì)分子的自我剪接 98
第七節(jié) 反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象及其應(yīng)用 99
主要參考文獻(xiàn) 99
第六章 基因表達(dá)調(diào)控 101
**節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本模型 101
一、基因表達(dá)調(diào)控的主要表現(xiàn)方面 101
二、原核生物基因表達(dá)調(diào)控 102
三、真核生物基因表達(dá)調(diào)控 104
第二節(jié) 順式作用元件與反式作用因子 105
一、順式作用元件 105
二、反式作用因子 111
第三節(jié) 基因表達(dá)的分子調(diào)控 113
一、基因水平上的調(diào)控 114
二、轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控 114
三、轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控 115
四、翻譯水平上的調(diào)控 116
第四節(jié) 原核生物操縱子 117
一、乳糖操縱子 117
二、色氨酸操縱子 120
三、阿拉伯糖操縱子 121
四、半乳糖操縱子 121
第五節(jié) σ多因子級(jí)聯(lián)調(diào)控 122
一、σ因子的起源及作用 122
二、σ因子的基本結(jié)構(gòu) 122
第六節(jié) 真核基因多因子調(diào)控 125
一、真核細(xì)胞中基因調(diào)控的特點(diǎn) 125
二、真核基因組構(gòu)造特點(diǎn) 125
三、真核基因的啟動(dòng)子 125
四、增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 126
五、轉(zhuǎn)錄復(fù)合體對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 126
六、真核基因的調(diào)控蛋白 126
第七節(jié) 真核基因的染色質(zhì)調(diào)控 127
一、染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 127
二、染色質(zhì)互作與基因表達(dá)調(diào)控 129
第八節(jié) hnRNA剪接加工對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控和基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 130
一、hnRNA剪接加工對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控 130
二、基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 131
第九節(jié) 真核基因協(xié)同調(diào)控的Davidson-Britten模型 132
第十節(jié) 真核生物基因轉(zhuǎn)錄激活的多位點(diǎn)協(xié)同調(diào)控 133
一、多個(gè)調(diào)控位點(diǎn)的協(xié)同激活 133
二、轉(zhuǎn)錄激活協(xié)同性的三種產(chǎn)生機(jī)制 134
第十一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的研究方法 135
一、免疫沉淀法 135
二、RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù) 136
三、RNA-蛋白質(zhì)pull-down技術(shù) 136
四、電泳遷移率實(shí)驗(yàn) 136
五、螢光素酶實(shí)驗(yàn) 137
六、生物信息學(xué)方法及生物芯片技術(shù) 137
主要參考文獻(xiàn) 138
第七章 基因突變、重組與修復(fù) 139
**節(jié) 基因突變 139
一、基因突變類型 139
二、突變的性質(zhì) 140
第二節(jié) 自發(fā)突變 142
一、自發(fā)突變的特征 142
二、自發(fā)突變的引發(fā)原因 142
三、自發(fā)突變的應(yīng)用 143
第三節(jié) 誘發(fā)突變 143
一、物理誘變 143
二、化學(xué)誘變 144
三、空間誘變 144
四、生物誘變 146
第四節(jié) DNA突變損傷的修復(fù) 146
一、DNA突變損傷的因素 146
二、DNA突變損傷的主要形式 146
三、DNA損傷修復(fù)機(jī)制 147
第五節(jié) 基因的重組 148
一、基因重組的定義 148
二、基因重組的類型 148
第六節(jié) 基因編輯及其應(yīng)用 150
一、基因編輯技術(shù)的原理 150
二、基因編輯技術(shù)的發(fā)展 150
三、CRISPR/Cas基因編輯系統(tǒng)在作物中的應(yīng)用 153
第七節(jié) 人工誘變技術(shù)及其應(yīng)用 154
主要參考文獻(xiàn) 155
第八章 表觀遺傳 157
**節(jié) 表觀遺傳概述 157
一、遺傳學(xué)與表觀遺傳 157
二、表觀遺傳的界定 158
第二節(jié) 染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 158
一、染色質(zhì)纖維 158
二、常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 159
三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化 160
四、常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的區(qū)別 160
第三節(jié) 核小體 162
一、核小體結(jié)構(gòu) 162
二、核小體定位 162
三、核小體定位圖譜繪制 163
四、核小體定位與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控 165
第四節(jié) DNA甲基化 168
一、DNA甲基化的建立 169
二、DNA去甲基化 172
第五節(jié) 組蛋白修飾 176
一、組蛋白的分類和性質(zhì) 176
二、組蛋白修飾的種類 177
三、組蛋白變體概述 179
四、組蛋白修飾對(duì)基因表達(dá)的影響 179
第六節(jié) 基因組印記現(xiàn)象 181
一、基因印記的發(fā)現(xiàn)及定義 181
二、印記基因的鑒定 181
三、DNA甲基化參與基因印記的調(diào)控 182
四、哺乳動(dòng)物中基因印記的動(dòng)態(tài)變化 186
主要參考文獻(xiàn) 187
第九章 非編碼RNA在基因表達(dá)調(diào)控中的作用 189
**節(jié) RNA干擾對(duì)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 189
一、RNAi作用機(jī)制 190
二、RNAi可能引發(fā)DNA的共價(jià)修飾 190
三、RNA干擾技術(shù)在害蟲防治領(lǐng)域的研究 191
四、RNAi在生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景 191
第二節(jié) microRNA 192
一、miRNA的生物合成 192
二、miRNA的作用機(jī)制 194
三、miRNA的功能研究 198
四、miRNA的預(yù)測與鑒定 201
五、miRNA的表達(dá)分析方法 202
六、miRNA靶基因的預(yù)測和鑒定 204
第三節(jié) lncRNA 206
一、lncRNA的特點(diǎn)和分類 206
二、lncRNA的作用機(jī)制 206
三、植物lncRNA的研究進(jìn)展 207
四、動(dòng)物lncRNA的研究進(jìn)展 207
五、人體中l(wèi)ncRNA的研究進(jìn)展 208
六、lncRNA與表觀遺傳調(diào)控 208
主要參考文獻(xiàn) 208
第十章 分子遺傳與植物發(fā)育 210
**節(jié) 植物發(fā)育的特點(diǎn) 210
第二節(jié) 植物胚胎和種子的發(fā)育 211
一、植物胚胎的發(fā)生 211
**章 緒論 1
一、分子遺傳與表觀遺傳的含義 1
二、分子遺傳和表觀遺傳的產(chǎn)生與發(fā)展 2
三、分子遺傳與表觀遺傳在生產(chǎn)中的重要應(yīng)用 3
主要參考文獻(xiàn) 5
第二章 基因與基因組 6
**節(jié) 基因概念的發(fā)展 6
一、孟德爾基因概念的早期探索 6
二、Johannsen基因概念的提出 6
三、摩爾根基因物質(zhì)性的探索 7
四、基因化學(xué)本質(zhì)的探索 7
五、Benzer基因結(jié)構(gòu)的探索 7
六、基因控制性狀的探索 8
七、基因傳遞遺傳信息機(jī)制的探索 8
八、基因精細(xì)結(jié)構(gòu)與分工的探索 9
九、新類型基因的發(fā)現(xiàn) 9
十、基因的現(xiàn)代概念 10
第二節(jié) 原核基因組與原核基因的分子結(jié)構(gòu) 11
一、原核基因組 11
二、原核基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——以大腸桿菌為例 11
三、原核基因的結(jié)構(gòu) 12
第三節(jié) 真核基因組與真核基因的分子結(jié)構(gòu) 13
一、真核基因組 13
二、真核基因組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 13
三、真核蛋白質(zhì)編碼基因的結(jié)構(gòu) 14
第四節(jié) 重復(fù)序列與重復(fù)基因 15
一、重復(fù)序列 15
二、重復(fù)基因 15
第五節(jié) 重疊基因 16
一、原核生物重疊基因的類型 16
二、真核生物重疊基因的類型 17
第六節(jié) 斷裂基因 17
一、斷裂基因的典型結(jié)構(gòu)特征 17
二、可變剪接 18
第七節(jié) 轉(zhuǎn)座子 18
一、轉(zhuǎn)座子的類型 19
二、原核生物中的轉(zhuǎn)座子 19
三、真核生物中的轉(zhuǎn)座子 20
第八節(jié) 基因概念展望 20
主要參考文獻(xiàn) 22
第三章 基因與基因組學(xué)研究方法和技術(shù) 23
**節(jié) 基因組學(xué) 23
一、基因組學(xué)的概念與發(fā)展歷程 23
二、基因組學(xué)的研究內(nèi)容 23
三、基因組學(xué)的應(yīng)用 24
第二節(jié) 測序技術(shù) 25
一、**代測序技術(shù) 25
二、第二代測序技術(shù) 26
三、第三代測序技術(shù) 28
第三節(jié) 測序技術(shù)的應(yīng)用 29
一、基因組 29
二、表觀遺傳組 33
三、轉(zhuǎn)錄組 35
四、蛋白質(zhì)組 39
五、宏基因組 43
主要參考文獻(xiàn) 48
第四章 遺傳標(biāo)記與遺傳性狀的分析方法 49
**節(jié) 遺傳標(biāo)記簡介 49
一、形態(tài)學(xué)標(biāo)記 50
二、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記 50
三、生化標(biāo)記 50
四、分子標(biāo)記 51
第二節(jié) DNA分子標(biāo)記 51
一、基于DNA雜交的分子標(biāo)記 52
二、基于PCR技術(shù)的分子標(biāo)記 53
三、基于PCR技術(shù)和限制性酶切的分子標(biāo)記 56
四、基于DNA芯片技術(shù)和測序技術(shù)開發(fā)的分子標(biāo)記 58
第三節(jié) 遺傳群體的構(gòu)建 58
一、親本的選配 58
二、遺傳群體類型的選擇 59
三、群體大小的確定 62
第四節(jié) 質(zhì)量性狀遺傳分析方法 62
一、近等基因系分析法 63
二、分離體分組混合分析法 64
第五節(jié) 數(shù)量性狀遺傳分析方法 66
一、數(shù)量性狀基因座定位原理 66
二、數(shù)量性狀基因座定位方法 66
第六節(jié) 分子標(biāo)記輔助選擇及應(yīng)用 69
一、分子標(biāo)記輔助選擇的種類 69
二、分子標(biāo)記輔助選擇的應(yīng)用 73
主要參考文獻(xiàn) 75
第五章 DNA復(fù)制與基因表達(dá) 77
**節(jié) 中心法則 77
一、DNA的復(fù)制 77
二、RNA的合成 77
三、蛋白質(zhì)的合成 77
第二節(jié) DNA的復(fù)制 78
一、半保留復(fù)制 78
二、DNA復(fù)制的起始 79
三、DNA復(fù)制的延伸 80
四、DNA復(fù)制的終止 81
第三節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控 82
一、概述 82
二、細(xì)胞周期運(yùn)行的調(diào)控 83
第四節(jié) 基因的轉(zhuǎn)錄 84
一、基因轉(zhuǎn)錄的一般特點(diǎn) 84
二、RNA聚合酶 85
第五節(jié) mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成 87
一、真核生物前體mRNA的加工 88
二、蛋白質(zhì)的合成 89
三、核糖體 91
四、肽鏈的合成 92
第六節(jié) 翻譯后的修飾 97
一、蛋白質(zhì)翻譯后共價(jià)修飾 97
二、蛋白質(zhì)分子的自我剪接 98
第七節(jié) 反轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象及其應(yīng)用 99
主要參考文獻(xiàn) 99
第六章 基因表達(dá)調(diào)控 101
**節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本模型 101
一、基因表達(dá)調(diào)控的主要表現(xiàn)方面 101
二、原核生物基因表達(dá)調(diào)控 102
三、真核生物基因表達(dá)調(diào)控 104
第二節(jié) 順式作用元件與反式作用因子 105
一、順式作用元件 105
二、反式作用因子 111
第三節(jié) 基因表達(dá)的分子調(diào)控 113
一、基因水平上的調(diào)控 114
二、轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控 114
三、轉(zhuǎn)錄后水平上的調(diào)控 115
四、翻譯水平上的調(diào)控 116
第四節(jié) 原核生物操縱子 117
一、乳糖操縱子 117
二、色氨酸操縱子 120
三、阿拉伯糖操縱子 121
四、半乳糖操縱子 121
第五節(jié) σ多因子級(jí)聯(lián)調(diào)控 122
一、σ因子的起源及作用 122
二、σ因子的基本結(jié)構(gòu) 122
第六節(jié) 真核基因多因子調(diào)控 125
一、真核細(xì)胞中基因調(diào)控的特點(diǎn) 125
二、真核基因組構(gòu)造特點(diǎn) 125
三、真核基因的啟動(dòng)子 125
四、增強(qiáng)子對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 126
五、轉(zhuǎn)錄復(fù)合體對(duì)轉(zhuǎn)錄的影響 126
六、真核基因的調(diào)控蛋白 126
第七節(jié) 真核基因的染色質(zhì)調(diào)控 127
一、染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 127
二、染色質(zhì)互作與基因表達(dá)調(diào)控 129
第八節(jié) hnRNA剪接加工對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控和基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 130
一、hnRNA剪接加工對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控 130
二、基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 131
第九節(jié) 真核基因協(xié)同調(diào)控的Davidson-Britten模型 132
第十節(jié) 真核生物基因轉(zhuǎn)錄激活的多位點(diǎn)協(xié)同調(diào)控 133
一、多個(gè)調(diào)控位點(diǎn)的協(xié)同激活 133
二、轉(zhuǎn)錄激活協(xié)同性的三種產(chǎn)生機(jī)制 134
第十一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的研究方法 135
一、免疫沉淀法 135
二、RNA結(jié)合蛋白免疫沉淀技術(shù) 136
三、RNA-蛋白質(zhì)pull-down技術(shù) 136
四、電泳遷移率實(shí)驗(yàn) 136
五、螢光素酶實(shí)驗(yàn) 137
六、生物信息學(xué)方法及生物芯片技術(shù) 137
主要參考文獻(xiàn) 138
第七章 基因突變、重組與修復(fù) 139
**節(jié) 基因突變 139
一、基因突變類型 139
二、突變的性質(zhì) 140
第二節(jié) 自發(fā)突變 142
一、自發(fā)突變的特征 142
二、自發(fā)突變的引發(fā)原因 142
三、自發(fā)突變的應(yīng)用 143
第三節(jié) 誘發(fā)突變 143
一、物理誘變 143
二、化學(xué)誘變 144
三、空間誘變 144
四、生物誘變 146
第四節(jié) DNA突變損傷的修復(fù) 146
一、DNA突變損傷的因素 146
二、DNA突變損傷的主要形式 146
三、DNA損傷修復(fù)機(jī)制 147
第五節(jié) 基因的重組 148
一、基因重組的定義 148
二、基因重組的類型 148
第六節(jié) 基因編輯及其應(yīng)用 150
一、基因編輯技術(shù)的原理 150
二、基因編輯技術(shù)的發(fā)展 150
三、CRISPR/Cas基因編輯系統(tǒng)在作物中的應(yīng)用 153
第七節(jié) 人工誘變技術(shù)及其應(yīng)用 154
主要參考文獻(xiàn) 155
第八章 表觀遺傳 157
**節(jié) 表觀遺傳概述 157
一、遺傳學(xué)與表觀遺傳 157
二、表觀遺傳的界定 158
第二節(jié) 染色質(zhì)結(jié)構(gòu) 158
一、染色質(zhì)纖維 158
二、常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 159
三、常染色質(zhì)和異染色質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化 160
四、常染色質(zhì)與異染色質(zhì)的區(qū)別 160
第三節(jié) 核小體 162
一、核小體結(jié)構(gòu) 162
二、核小體定位 162
三、核小體定位圖譜繪制 163
四、核小體定位與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控 165
第四節(jié) DNA甲基化 168
一、DNA甲基化的建立 169
二、DNA去甲基化 172
第五節(jié) 組蛋白修飾 176
一、組蛋白的分類和性質(zhì) 176
二、組蛋白修飾的種類 177
三、組蛋白變體概述 179
四、組蛋白修飾對(duì)基因表達(dá)的影響 179
第六節(jié) 基因組印記現(xiàn)象 181
一、基因印記的發(fā)現(xiàn)及定義 181
二、印記基因的鑒定 181
三、DNA甲基化參與基因印記的調(diào)控 182
四、哺乳動(dòng)物中基因印記的動(dòng)態(tài)變化 186
主要參考文獻(xiàn) 187
第九章 非編碼RNA在基因表達(dá)調(diào)控中的作用 189
**節(jié) RNA干擾對(duì)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 189
一、RNAi作用機(jī)制 190
二、RNAi可能引發(fā)DNA的共價(jià)修飾 190
三、RNA干擾技術(shù)在害蟲防治領(lǐng)域的研究 191
四、RNAi在生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景 191
第二節(jié) microRNA 192
一、miRNA的生物合成 192
二、miRNA的作用機(jī)制 194
三、miRNA的功能研究 198
四、miRNA的預(yù)測與鑒定 201
五、miRNA的表達(dá)分析方法 202
六、miRNA靶基因的預(yù)測和鑒定 204
第三節(jié) lncRNA 206
一、lncRNA的特點(diǎn)和分類 206
二、lncRNA的作用機(jī)制 206
三、植物lncRNA的研究進(jìn)展 207
四、動(dòng)物lncRNA的研究進(jìn)展 207
五、人體中l(wèi)ncRNA的研究進(jìn)展 208
六、lncRNA與表觀遺傳調(diào)控 208
主要參考文獻(xiàn) 208
第十章 分子遺傳與植物發(fā)育 210
**節(jié) 植物發(fā)育的特點(diǎn) 210
第二節(jié) 植物胚胎和種子的發(fā)育 211
一、植物胚胎的發(fā)生 211
展開全部
分子遺傳與表觀遺傳 節(jié)選
**章 緒論 一、分子遺傳與表現(xiàn)遺傳的含義 命遺傳信息的組成還包括其他層面。**個(gè)層面僅含有非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）基因，主要包括rRNA基因、tRNA基因、snoRNA基因及miRNA基因和siRNA基因等。這類RNA基因存在于基因組DNA的非編碼蛋白質(zhì)的序列中。越來越多的研究表明，非編碼RNA基因在生命過程中的作用也是不可或缺的。第二個(gè)層面為表觀遺傳信息層（epigenetic layer of information），它貯藏于環(huán)繞在DNA分子周圍并同DNA相互結(jié)合的蛋白質(zhì)及其他化合物中。盡管目前我們對(duì)于表觀遺傳信息層的功能效應(yīng)尚不十分清楚，但有大量的報(bào)告提示它對(duì)于生物體的作用，可能比RNA基因信息層還要重要。目前的觀點(diǎn)認(rèn)為，表觀遺傳信息層可能在生長、發(fā)育、衰老及癌變的過程中起到關(guān)鍵的作用。例如，同卵雙生個(gè)體，雖然他們具有完全一樣的基因組DNA序列，但往往也存在著一些外觀表型的差異。當(dāng)其中一個(gè)成員患上精神分裂癥、躁郁癥及兒童糖尿病等遺傳性疾病時(shí)，另一個(gè)成員的健康狀態(tài)卻是正常的。這種差異的產(chǎn)生可能與環(huán)境因素有關(guān)系，然而研究者更加傾向于用表觀遺傳改變這一概念給予解釋。因此，對(duì)于表觀遺傳的研究不僅可以增加表觀遺傳的基礎(chǔ)知識(shí)，在理論上對(duì)全面理解細(xì)胞命運(yùn)和類型的決定及表型的維持具有重要意義，還有可能為某些遺傳性疾病的治療和新藥的制備指明新的途徑。因此，有學(xué)者認(rèn)為目前總體的趨勢是，遺傳學(xué)的研究正逐步地讓位給表觀遺傳學(xué)，它是分子遺傳發(fā)展的嶄新階段。 二、分子遺傳和表觀遺傳的產(chǎn)生與發(fā)展 （一）分子遺傳的產(chǎn)生與發(fā)展 在整個(gè)遺傳學(xué)的發(fā)展史上，分子遺傳的確起到了承上啟下的傳承作用。20世紀(jì)50年代初期至70年代初期是分子遺傳迅猛發(fā)展、快速進(jìn)步的時(shí)期。在這20余年間，諸多分子遺傳的基本理論相繼被提出，大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。其中比較重要的有：1956年，美國科學(xué)家A. Komberg在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ），這是可以在試管中合成DNA鏈的**種酶，至此人類拉開了DNA合成研究的序幕；1957年，H. Fraenkel-Conrat和B. Singer證實(shí)，煙草花葉病毒（TMV）的遺傳物質(zhì)是RNA，進(jìn)一步表明RNA同樣具有重要的生物學(xué)意義；1958年，M. Meselson和F. W. Stahl發(fā)現(xiàn)了DNA半保留復(fù)制（semiconservative replication）機(jī)制，揭示了基因之所以能夠代代相傳、準(zhǔn)確保留的分子本質(zhì)；同年，F(xiàn). Crick提出了描述遺傳信息流向的中心法則（central dogma），闡明了在基因表達(dá)過程中，遺傳信息從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的傳遞途徑；1961年，兩位法國科學(xué)家M. F. Jacob和J. Monod建立了解釋原核基因表達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)制的操縱子模型（operon model），說明基因不但在結(jié)構(gòu)上是可分的，在功能上也是有分工的；1961～1966年，經(jīng)過M. W. Nirenberg和H. G. Khorana等科學(xué)家的努力，全部64種遺傳密碼（genetic code）已被成功破譯，從而將RNA分子上的核苷酸順序同蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸順序聯(lián)系了起來，它是分子遺傳發(fā)展過程中影響*為深遠(yuǎn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一；1970年，美國科學(xué)家H. N. Temin和D. Baltimore發(fā)現(xiàn)了RNA病毒及其反轉(zhuǎn)錄酶（reverse transcriptase），證明遺傳信息也可以從RNA反向傳遞到DNA，這是對(duì)中心法則的重大修正；1970年，H. O. Smith和K. W. Wilcox從流感嗜血菌中首先分離到Ⅱ型限制性內(nèi)切核酸酶，其與1967年被發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶（DNA ligase）為DNA體外重組技術(shù)的建立提供了酶學(xué)基礎(chǔ)。正是上述這些研究發(fā)現(xiàn)與進(jìn)展構(gòu)成了分子遺傳的核心內(nèi)容。 （二）表觀遺傳的產(chǎn)生與發(fā)展 表觀遺傳學(xué)（epigenetics）這個(gè)術(shù)語由研究胚胎發(fā)育的英國生物學(xué)家C. Waddington于1942年提出。C. Waddington提出表觀遺傳學(xué)是基于他在1939年首先提出發(fā)育是后成（epigenetic）遺傳的觀點(diǎn)。“后成論”者認(rèn)為，生物發(fā)育時(shí)是由簡單向復(fù)雜的形態(tài)發(fā)展，而不是已經(jīng)預(yù)先在受精卵細(xì)胞中定型。 英國分子生物學(xué)家R. Holliday根據(jù)DNA甲基化可改變基因活性這個(gè)共識(shí)，于1987年在一篇學(xué)術(shù)論文中重新提出“epigenetic”并引起了研究人員的極大關(guān)注。1990年，R. Holliday給出表觀遺傳學(xué)的定義為：研究復(fù)雜生物發(fā)育過程中基因活動(dòng)的時(shí)間和空間上機(jī)制的學(xué)科。1996年，美國遺傳學(xué)家A. Riggs等將表觀遺傳學(xué)定義為：在不改變遺傳序列的情況下，基因在功能上因有絲分裂或減數(shù)分裂而發(fā)生的遺傳變化。 2007年，英國遺傳學(xué)家S. A. Bird將表觀遺傳學(xué)定義為：染色體區(qū)域結(jié)構(gòu)的調(diào)整，導(dǎo)致表達(dá)、發(fā)出信號(hào)或保持改變的活動(dòng)狀態(tài)。2008年，在冷泉港學(xué)術(shù)會(huì)議上，表觀遺傳學(xué)的特性被公認(rèn)為：在DNA序列沒有發(fā)生改變的情況下，染色體變化所導(dǎo)致穩(wěn)定遺傳的表型。此外，2013年，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）根據(jù)表觀遺傳學(xué)研究方面的外延，認(rèn)為表觀遺傳學(xué)既包括細(xì)胞或個(gè)體基因活動(dòng)和表達(dá)的遺傳變化，也包括在細(xì)胞轉(zhuǎn)錄潛在水平上長期穩(wěn)定且沒有遺傳的變化。 三、分子遺傳與表觀遺傳在生產(chǎn)中的重要應(yīng)用 （一）在醫(yī)學(xué)診斷中的應(yīng)用 早期對(duì)癌癥進(jìn)行診斷，增加了有效治療和適當(dāng)監(jiān)測疾病的機(jī)會(huì)。對(duì)于許多類型的實(shí)體惡性腫瘤，通常要等到原發(fā)腫瘤轉(zhuǎn)移后才會(huì)出現(xiàn)癥狀。因此，在開發(fā)可靠、無創(chuàng)且具有成本效益的常見癌癥早期檢測方法方面，人們付出了很多努力。隨著對(duì)腫瘤發(fā)生分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)不斷提高，以及新分子技術(shù)的迅速發(fā)展，通過液體活檢及體液中的腫瘤衍生分子，極大地?cái)U(kuò)展了早期非侵入性癌癥檢測的范圍。從血液（血漿/血清）、尿液、支氣管肺灌洗液、乳腺抽吸液、唾液或痰等各種生物體液中分離出來的循環(huán)游離DNA（circulating free DNA，cfDNA）受到了廣泛關(guān)注。特別是循環(huán)腫瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA），即來自腫瘤細(xì)胞的cfDNA的一部分，可用作癌癥早期診斷指標(biāo)。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中，ctDNA被從凋亡或壞死的腫瘤細(xì)胞中釋放出來，或通過活細(xì)胞主動(dòng)分泌釋放出來，可為檢測提供有關(guān)原發(fā)性和繼發(fā)性腫瘤基因組的信息。 分子遺傳和表觀遺傳的改變都參與了癌癥的發(fā)生與發(fā)展，通過液體活檢檢測基因組和表觀遺傳的改變正在從概念逐漸轉(zhuǎn)為在臨床上得以實(shí)現(xiàn)。目前檢測ctDNA的方法通常是基于對(duì)cfDNA中的體細(xì)胞突變進(jìn)行測序，這對(duì)于監(jiān)測具有可操作突變的腫瘤細(xì)胞克隆是非常有價(jià)值的。然而，由于復(fù)發(fā)突變的數(shù)量有限，這些方法在早期癌癥患者中的診斷敏感性可能較低。腫瘤組織的克隆性和異質(zhì)性同樣降低了檢測cfDNA中特定體細(xì)胞單核苷酸突變的敏感性，從而稀釋了在循環(huán)中可檢測的信號(hào)。而這通常需要極高的檢測敏感度，好比大海撈針。相比之下，DNA甲基化的分子約束并不那么嚴(yán)格，并且甲基化檢測具有更好的早期癌癥檢測能力，具體優(yōu)勢如下：①表觀遺傳的改變，如異常的DNA甲基化，通常發(fā)生在腫瘤早期，并具有組織和癌癥類型特異性；②DNA甲基化模式遍布整個(gè)腫瘤組織和相同的腫瘤類型，而體細(xì)胞突變通常僅限于腫瘤細(xì)胞的亞群/克隆；③DNA甲基化在較大的基因組區(qū)域內(nèi)是一致的，因此可以使用多個(gè)CpG二核苷酸進(jìn)行檢測。 cfDNA可以容易地從血液或其他體液中被捕獲，并用以研究感興趣基因的DNA甲基化水平。目前，表觀遺傳特征可以通過各種技術(shù)進(jìn)行鑒定，包括通過使用限制酶、基于親和力的方法，或者通過重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化來富集甲基化或未甲基化的片段，從而區(qū)分甲基化和未甲基化的胞嘧啶。迄今為止，研究*廣泛的表觀遺傳改變是CpG二核苷酸處的5-mC，其高度集中在基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)的CpG島中，癌細(xì)胞中的啟動(dòng)子高度甲基化與抑制腫瘤基因的沉默有關(guān)，并導(dǎo)致之后腫瘤的發(fā)生。每種DNA甲基化分析技術(shù)都有其自身的優(yōu)勢和局限性，但是在這一快速發(fā)展的領(lǐng)域中，技術(shù)的進(jìn)步使得對(duì)位點(diǎn)特異性DNA甲基化的敏感性和特異性評(píng)估越來越精準(zhǔn)。目前基于多種癌癥類型多種腫瘤基因的研究，已經(jīng)揭示了可用于早篩和預(yù)后診斷的DNA甲基化模式。基于一些cfDNA甲基化的表觀遺傳生物標(biāo)記，如結(jié)腸直腸癌中的VIM和SEPT9、肺癌中的PTGER4/SHOX2、前列腺癌中的GSTP1和DNMT1，均已在臨床上得以應(yīng)用，并且已生產(chǎn)出商業(yè)檢測試劑盒。 （二）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 分子遺傳和表觀遺傳與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著密切的聯(lián)系，在畜牧和作物育種、新品種培育、種質(zhì)資源創(chuàng)新等方面都有重要應(yīng)用。近些年，雜交二倍體馬鈴薯的獲得、玉米葉夾角控制基因的發(fā)現(xiàn)、玉米單倍體誘導(dǎo)基因的克隆、水稻細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因的發(fā)現(xiàn)、小麥抗赤霉病主效基因的發(fā)現(xiàn)等一系列重要成果的取得都離不開分子遺傳與表觀遺傳的發(fā)展。 馬鈴薯是世界上*重要的塊莖類糧食作物，全球約有13億人口將馬鈴薯作為主食。我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)位于黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、云南、貴州等省份。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的栽培馬鈴薯為四倍體，依靠塊莖進(jìn)行無性繁殖。四倍體遺傳的復(fù)雜性和薯塊繁殖的高成本嚴(yán)重制約了馬鈴薯遺傳改良育種的進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。為了解決這些問題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文研究員聯(lián)合云南師范大學(xué)等國內(nèi)外優(yōu)勢團(tuán)隊(duì)發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”，目的是用雜交種子繁殖的二倍體育種替代無性繁殖的四倍體育種，這是馬鈴薯育種和繁殖的“綠色革命”，是對(duì)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)重要的農(nóng)業(yè)創(chuàng)新。通過基因組設(shè)計(jì)育種，黃三文團(tuán)隊(duì)改變了自交不親和基因與有害基因，克服了馬鈴薯自交不親和與自交衰退，培育出高純合度的二倍體馬鈴薯雜交品種‘優(yōu)薯1號(hào)’。在云南省德宏傣族景頗族自治州的小區(qū)試驗(yàn)顯示‘優(yōu)薯1號(hào)’F1代有明顯的雜種優(yōu)勢，產(chǎn)量約為2.7t/畝a，接近當(dāng)?shù)刂饕谋扼w品種的產(chǎn)量（3t/畝），類胡蘿卜素和干物質(zhì)含量較高，蒸煮口感俱佳。 分子遺傳的另一重要應(yīng)用是發(fā)現(xiàn)了玉米單倍體誘導(dǎo)基因。玉米雜交育種的核心環(huán)節(jié)是自交系選育，而獲得穩(wěn)定的自交系至少需要8代的連續(xù)自交。近年來玉米單倍體育種 a 1畝≈666.7m2 技術(shù)發(fā)展迅速，它采取“誘導(dǎo)＋單倍體加倍”的方法，只需兩代即可獲得由單倍體加倍的雙單倍體（doubled haploid，DH）純系，大大縮短了育種時(shí)長，已被國內(nèi)外各大育種公司廣泛應(yīng)用。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)現(xiàn)了單倍體誘導(dǎo)系候選基因，并將其命名為ZmPLA1。ZmPLA1含有4個(gè)外顯子，編碼一個(gè)長428個(gè)氨基酸殘基的磷脂酶。該基因突變導(dǎo)致玉米單倍體的產(chǎn)生，為加速玉米育種進(jìn)程奠定了良好的基礎(chǔ)。 小麥赤霉病（Fusarium head blight，F(xiàn)HB）是全球范圍內(nèi)的一種小麥病害，是由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）、黃色鐮刀菌（Fusarium culmorum）、燕麥鐮刀菌（Fusarium avenaceum）等多種鐮刀菌屬真菌引起的一種穗部病害。感染后的小麥植株在小穗和穎片上出現(xiàn)小的水漬狀、淡褐色病斑，后期導(dǎo)致整個(gè)小穗枯黃或萎蔫，造成小麥減產(chǎn)甚至絕收。因此，小麥赤霉病有“小麥癌癥”之稱。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)孔令讓教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近20年的研究，從小麥近緣植物長穗偃麥草（Thinopyrum elongatum）中通過遠(yuǎn)緣雜交的方式獲得了小麥抗赤霉病基因Fhb7。長穗偃麥草是一種多年生的小麥近緣種，包括二倍體、四倍體、十倍體，攜帶多種優(yōu)異抗性基因，抗寒、抗旱、抗病能力都很強(qiáng)，并且可以與小麥雜交，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)小麥育種的重要親本之一。Fhb7基因編碼一個(gè)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase，GST），通過對(duì)GST超家族系統(tǒng)進(jìn)化分析得知，F(xiàn)hb7屬于谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶醚酶相關(guān)（glutathione transferase etherase-relate
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