植物基因组领域重要文章.docx

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植物基因组领域重要文章

植物基因组领域重要文章

花了一个周末加一个半天,根据记忆整理了我认为重要的植物基因组领域的一些重要或者说有趣的文章,大家如果都读过,而且能讲个一二三,那恭喜你三把斧头至少已经有一把在手了.需要说明的,这仅是一家之言,而且整理之时并没有去读文章,对文章的推荐仅是凭之前读过的印象,所以错误在所难免.请大家辨证参考.当然,我也无法保证这真的是经典,呵呵.一共分为13个领域,推荐了140篇文章,就当寒假作业好了,呵呵.欢迎指正补充.（注:

因为是基因组,所以暂没有把功能基因组的内容包括进来）

植物基因组学研究我感兴趣的几个领域

1.基因组的结构和变异

2.分子标记连锁图谱构建和基因定位

3.QTL定位的原理和方法

4.QTL精细定位

5.基因和QTL的克隆

5.1插入突变方法

5.2图位克隆的方法（含比较图位克隆）

5.3候选基因法

6.资源评估和利用

7.分子标记辅助选择（含分子设计育种）

8.转基因

8.1转基因体系和实证研究

8.2转基因的生态学安全研究

9.比较基因组

9.1标记水平的比较研究

9.2序列水平的比较研究

9.3性状水平的比较研究

9.4功能比较研究

10.杂种优势研究

10.1遗传学解释

10.2分子生物学解释

11.分子进化（主要是玉米进化）

12.基于连锁不平衡的关联分析

12.1实证研究

12.2方法学研究

13.基因组研究中的一些新技术运用

13.1DNA芯片技术

13.2DNAshuffling

13.3GeneTrap

13.4Genetherapyinplants

13.5TILLING技术

1.植物基因组的结构和变异

在越来越多的植物基因组被测完后,该研究的重要性逐渐显现,该方面的文章可以说是汗牛充栋.在玉米方面该领域的大牛是Buckler,ES;Messing,J,DoonerHK,DoebleyJ;Gaut,BS.

1.Buckler,E.S.,Gaut,B.S.andMcMullen,M.D.（2006）Molecularandfunctionaldiversityofmaize.Curr.Opin.PlantBiol.9,172-176

这是关于玉米基因组结构的REVIEW文章,先了解大概,在细读研究文章.其任何2个玉米自交系之间的遗传变异大于人和大猩猩之间的差异的经典论断充分说明玉米变异的广泛性.最近因为人类基因组研究的进展而似乎可以改写.

2.MessingJ,DoonerHK.Organizationandvariabilityofthemaizegenome.CurrOpinPlantBiol.2006Apr;9

（2）:

157-63

两位大牛的联合REVIEW,值得一读.

3.GoffSA,RickeD,LanTH,PrestingG,WangR,DunnM,GlazebrookJ,SessionsA,OellerP,VarmaH,HadleyD,HutchisonD,MartinC,KatagiriF,LangeBM,MoughamerT,XiaY,BudworthP,ZhongJ,MiguelT,etal.ADraftSequenceoftheRiceGenomeOryzasativaL.ssp.japonica.Science,2002,296:

92-100

大家或许都知道这篇文章,但我相信看完的不多,尽管全基因组测序的文章许多,强烈建议大家读这篇,讨论写的太好了.同期中国测序的文章就相形见拙许多,当然之后水稻精细图谱的公布,这篇文章也可以读读.4.InternationalRiceGenomeSequencingProject.Themap-basedsequencegenome.nature,2005,436:

793-800

5.FuHH,DoonerHK.Intraspecificviolationofgeneticcolinearityanditsimplicationsinmaize.ProcNatlAcadSciUSA,2002,99:

9573-9578

改文章给我的启示许多,基因的存在和缺失也是等位基因的一种形式就是其一,尽管后来该文章的结论不断被修正.

6.SongR,MessingJ:

Geneexpressionofagenefamilyinmaizebasedonnoncolinearhaplotypes.ProcNatlAcadSciUSA2003,100:

9055-9060.

宋任涛代表作之一,与Fu的文章有异曲同工之妙,给杂种优势提供了新的解释.

7.BrunnerS,FenglerK,MorganteM,TingeyS,RafalskiA:

EvolutionofDNAsequencenon-homologiesamongmaizeinbreds.PlantCell2005,17:

343-360.

5,6工作的基础上提供了更多的数据

8.LaiJ,LiY,MessingJ,DoonerHK:

GenemovementbyHelitrontransposonscontributestothehaplotypevariabilityofmaize.ProcNatlAcadSciUSA2005,102:

9068-9073.

赖锦盛的代表工作之一,为玉米基因组的扩张提供了全面的解释.

9.LaiJ,MaJ,SwigonovaZ,RamakrishnaW,LintonE,LlacaV,TanyolacB,ParkYJ,JeongOY,BennetzenJLetal.:

Genelossandmovementinthemaizegenome.GenomeRes2004,14:

1924-1931

部分阐述了玉米基因组的结构的成因,更多的是插入而不是缺失.

10.MorganteM,BrunnerS,PeaG,FenglerK,ZuccoloA,RafalskiA:

Geneduplicationandexonshufflingbyhelitron-liketransposonsgenerateintraspeciesdiversityinmaize.NatGenet2005,37:

997-1002

与8讲的同一个故事.

11.TenaillonMI,SawkinsMC,LongAD,GautRL,DoebleyJF,GautBS:

PatternsofDNAsequencepolymorphismalongchromosome1ofmaize（Zeamaysssp.maysL.）.ProcNatlAcadSciUSA2001,8:

9161-9166

该数据表明,在玉米基因组大约只保留了其祖先大刍草60%的遗传变异.

12.MessingJ,BhartiAK,KarlowskiWM,GundlachH,KimHR,YuY,WeiF,FuksG,SoderlundCA,MayerKFetal.:

Sequencecompositionandgenomeorganizationofmaize.ProcNatlAcadSciUSA2004,101:

14349-14354

玉米有59000个基因的预测就出自此文.

13.BruggmannR,BhartiAK,GundlachH,LaiJ,YoungS,PontaroliAC,WeiF,HabererG,FuksG,DuC,RaymondC,EstepMC,LiuR,BennetzenJL,ChanAP,RabinowiczPD,QuackenbushJ,BarbazukWB,WingRA,BirrenB,NusbaumC,RounsleyS,MayerKF,MessingJ.Unevenchromosomecontractionandexpansioninthemaizegenome.GenomeRes.2006Oct;16（10）:

1241-51

14.EmrichSJ,LiL,WenTJ,Yandeau-NelsonMD,FuY,GuoL,ChouHH,AluruS,AshlockDA,SchnablePS.NearlyIdenticalParalogs:

ImplicationsforMaize（ZeamaysL.）GenomeEvolution.Genetics.2007Jan;175

（1）:

429-39

Schnable提出的NIP概念给我们以后的关联分析和其他一系列研究提出了新的挑战,尽管在玉米基因组的频率只有1%.

15.FuY,EmrichSJ,GuoL,WenTJ,AshlockDA,AluruS,SchnablePS.

Qualityassessmentofmaizeassembledgenomicislands（MAGIs）andlarge-scaleexperimentalverificationofpredictedgenes.ProcNatlAcadSciUSA.200523;102（34）:

12282-7.

看看什么是MAGI,也是Schnable的贡献,其超大的课题组（在美国而言）和永不疲倦的精力让他文章如麻,而且牛文不断。

2.分子标记连锁图谱构建和基因定位

该领域的理论发展最大贡献者当然属于Lincoln,而玉米连锁图的构建,全世界多个实验室都有重要贡献,比如CoeEH,法国的Falque,和访问过农大的Schnable.这尽管是一项非常基础的工作,但非常重要.从下面文章的清单不难看出,只要做的好有特色,同样能发好文章.其它各个重要的动植物都走过类似的历程,在植物里这一领域的研究,玉米应该还是比较靠前的,因为它不但重要,而且也算得上模式植物.

16.LincolnS,DalyM,LanderE.MappinggeneticmappingwithMAPMAKER/EXP3.0.Cambridge:

MA:

WhiteheadinstituteTechnicalReport,1992

尽管新的方法不断涌现,但MAPMAKER目前仍然是连锁图构建和基因定位的经典方法.

17.HelentjarisT,SlocumM,WrightS,SchaeferA,NiehhuisJ.Constructionofgeneticlinkagemapsinmaizeandtomatousingrestrictionfragmentlengthpolymorphisms.TheorApplGenet,1986,72:

761–769玉米第一张分子标记连锁图

18.Burr,B.,Burr,F.,Thompson,K.H.,Albersten,M.andStuber,C.W.（1988）Genemappingwithrecombinantinbredsinmaize.Genetics118,519–526

玉米第一张RIL图谱

19.Beavis,W.D.,andGrant,D.（1991）Alinkagemapbasedoninformationfrom4F2populationsofMaize（ZeamaysL.）.Theor.Appl.Genet.82,636–644

玉米的F2图谱

20.Gardiner,J.M.,Coe,E.H.,Melia-Hancock,S.,Hoisington,D.A.andChao,S.（1993）DevelopmentofacoreRFLPmapinmaizeusinganimmortalizedF2population.Genetics134,917–930.

玉米第一张IF2图谱（注意不同于我们提到的IF2群体）

21.Gardiner,J.,Schroeder,S.,Polacco,M.L.,Sanchez-Villeda,H.,Fang,Z.,Morgante,M.,Landewe,T.,Fengler,K.,Useche,F.,Hanafey,M.,Tingey,S.,Chou,H.,Wing,R.,Soderlund,C.andCoeJr.,E.H.（2004）Anchoring93971maizeexpressedsequencetaggedunigenestothebacterialartificialchromosomecontigmapbytwo-dimensionalovergohybridization.PlantPhysiol.134,1317-1326.

遗传图谱和物理图谱的整合

22.Davis,G.L.,McMullen,M.D.,Baysdorfer,C.,Musket,T.,Grant,D.,Staebell,M.,Xu,G.,Polacco,M.,Koster,L.,Melia-Hancock,S.,Houchins,K.,Chao,S.,andCoeJr,E.H.（1999）.Amaizemapstandardwithsequencedcoremarkers,grassgenomereferencepointsand932expressedsequencetaggedsites（ESTs）ina1736-locusmap.Genetics152,1137–1172

23.NatalyaS,McMullenMD,SchultzL,SchroederS,Sanchez-VilledaH,GardinerJ,BergstromD,HouchinsK,Melia-HancockS,MusketT,DuruN,PolaccoM,EdwardsK,RuffT,RegisterJC,BrouwerC,ThompsonR,VelascoR,ChinE,LeeM,Woodman-ClikemanW,LongMJ,LiscumE,ConeK,DavisG,CoeEH.DevelopmentandmappingofSSRmarkersformaize.PlantMolBio,2002,48:

463-481

几张玉米的高密度连锁图

24.Falque,M.,Décousset,L.,Dervins,D.,Jacob,A.M.,Joets,J.,Martinant,J.P.,Raffoux,X.,Ribière,N.,Ridel,C.,Samson,D.,Charcosset,A.andMurigneux,A.（2005）LinkageMappingof1454NewMaizeCandidateGeneLoci.Genetics170,1957-1966

玉米的大规模基因定位及连锁图谱

25.FuY,WenTJ,RoninYI,ChenHD,GuoL,MesterDI,YangY,LeeM,KorolAB,AshlockDA,SchnablePS.Geneticdissectionofintermatedrecombinantinbredlinesusinganewgeneticmapofmaize.Genetics.2006Nov;174（3）:

1671-83.

玉米的大规模的IDP图谱

而目前各类标记（IDP,Gene,cDNA,SSR,RFLP,SNP等）都被整合到IBM图谱,并有机与玉米物理图谱进行了整合,详细信息参考MAIZEGDB.

3.QTL定位的原理和应用

该领域让我们记住一个名字,那就是毕业于华中农业大学,现供职于北卡州立大学的曾昭邦教授.他1994年发表在Genetics的文章,已经是QTL定位领域不可超越的传奇,其正面引用应该接近或者超过1000次.他也是大陆动物遗传育种专业留学生中在美国唯一的正教授.他多次回国和母校讲学,2000年在华农讲学,在分子数量遗传学门外徘徊的我根本听不懂他在讲什么,错失良机.其发展的QTL定位软件几经改进,可以说在数量遗传学领域路人皆知.

26.ZengZB.Precisionmappingofquantitativetraitloci.Genetics,1994,136:

1457–1468

经典中的经典,但我估计认真读过的人不多,尤其新近入门的同学.同时在此基础上,还发展了一系列分析方法.

27.CockerhamCCandZ.B.ZengDesignIIIWithMarkerLoci.Genetics1996143:

1437-1456

重新对Stuber的数据进行分析,认为超显性都是拟超显性.为我们的遗传设计提出了新的指导思想,但听从的不多.

28.Chen-HungKao,Zhao-BangZeng,andRobertD.TeasdaleMultipleIntervalMappingforQuantitativeTraitLoci.Genetics1999152:

1203-1216

提出了MIM的算法,为我们估计总的遗传效应提供了方法.

29.Chen-HungKaoandZhao-BangZengModelingEpistasisofQuantitativeTraitLociUsingCockerham'sModelGenetics2002160:

1243-1261

提出了上位性的算法.

30.LanderES,BotsteinS.MappingMendelianfactorsunderlyingquantitativetraitsusingRFLPlinkagemaps.Genetics,1989,121:

185–199

经典的区间作图法,CIM是该基础上发展而来,贡献卓越,引用超过2000次.

31.WangDL,ZhuJ,LiZK,PatersonAH.MappingQTLswithepistaticeffectsandQTLenvironmentinteractionsbymixedlinearmodelapproaches.TheorApplGenet,1999,99:

1255-1264

浙江大学的朱军教授也是该领域的著名人物,在CIM基础上发展出MCIM（混合线性模型）的方法,也是一个重要的贡献,同时也提出条件QTL的定位方法,经典文章有下面2篇.

32.ZhuJ.Analysisofconditionalgeneticeffectsandvariancecomponentsindevelopmentalgenetics.Genetics,1995,141:

1633–1639

老鼠尾巴的长度和体重有什么关系?

呵呵,这篇文章就研究这个,至少问题有趣.

33.YanJQ,ZhuJ,HeCX,BenmoussaM,WuP.Moleculardissectionofdevelopmentalbehaviorofplantheightinrice（OryzasativaL.）.Genetics,1998,150:

1257-1265

株高发育性状的QTL定位,这篇文章给了我启示,而让我的论文有了点副产品,想了解改领域的基本知识,可以参考我2003科学通报的文章.

34.Wei-RenWu,Wei-MingLi,Ding-ZhongTang,Hao-RanLu,andA.J.WorlandTime-RelatedMappingofQuantitativeTraitLociUnderlyingTillerNumberinRice.Genetics1999151:

297-303

现在浙江大学的吴为人教授对时间序列的QTL分析也有贡献,但没有好的软件出来.

关于QTL定位的应用文章枚不胜举,下面2篇文章是经典.

35.Schon,C.C.,Utz,H.F.,Groh,S.,Truberg,B.,Openshaw,S.andMelchinger,A.E.（2004）Quantitativetraitlocusmappingbasedonresamplinginavastmaizetestcrossexperimentanditsrelevancetoquantitativegeneticsforcomplextraits.Genetics167,485-498

该研究用了超过1000个单株的超大群体,和19个环境的田间数据.估计目前这2个数字仍然是无法超越的.

36.Laurie,C.C.,Chasalow,S.D.,LeDeaux,J.R.,McCarrol,R.,Rush,D.,Hauge,B.,Lai,C.Q.,Clark,D.,Rocheford,T.R.andDudley,J.W.（2004）Thegeneticarchitectureofresponsetolong-termartificialselectionforoilconcentrationinthemaizekernel.Genetics168,2141-2155

该研究用了高油玉米长期选择的极端材料和大群体,所以对效应值小的QTL有很好的估计.

37.章元明.作物QTL定位方法研究进展.科学通报,19,2223-2231.

我认为是迄今关于这方面最好的中文综述.尤其关于经典QTL的定位介绍的