番茄的遗传学、基因组学和育种PDF电子书下载

第一章 番茄和番茄组的基本信息 1

1.1 前言 1

1.2 番茄经济价值和营养价值的重要性 2

1.2.1 经济重要性 2

1.2.2 营养成分 3

1.3 番茄及其野生近缘物种的学术地位 5

1.3.1 作为模式物种的番茄 5

1.3.1.1 数量性状的遗传基础 5

1.3.1.2 果实发育 5

1.3.2 作为模式系统的番茄分类支 6

1.3.2.1 植物抗逆性 6

1.3.2.2 交配系统与物种形成 6

1.3.2.3 适应与基因歧化 6

1.4 分类与进化 7

1.4.1 分类地位和系统发育关系 7

1.5 植物学描述 11

1.5.1 形态学 11

1.5.2 倍性水平、基因组大小和核型 13

1.6 番茄分类支的生态学和生物多样性 14

1.6.1 分布与栖息地 14

1.6.2 番茄分类支的交配系统进化 15

1.6.2.1 交配系统多样性 15

1.6.2.2 交配系统多样性的遗传基础 15

1.6.3 野生番茄的遗传多样性 16

1.6.3.1 遗传多样性和交配系统 16

1.6.3.2 遗传多样性和SI（自交不亲和）物种的地理分布 17

1.6.3.3 遗传多样性和SC（自交亲和）物种的地理分布 18

1.7 番茄的驯化栽培与传播 19

1.8 番茄育种与种质资源研究 20

1.8.1 遗传资源 20

1.8.1.1 突变库 20

1.8.1.2 作图株系 20

1.8.1.3 野生和栽培种质资源 21

1.8.2 基因组数据库 21

1.8.3 生物信息资源 21

参考文献 22

第二章 经典遗传学与传统育种 33

2.1 前言 33

2.2 基于形态学和同工酶标记的经典图谱的尝试 34

2.3 经典作图的局限性和分子作图的应用 39

2.4 番茄经典育种成果 39

2.4.1 抗病性育种 39

2.4.2 加工型番茄相关数量性状遗传位点和品种 39

2.4.3 鲜销型番茄相关数量性状遗传位点和品种 43

2.4.4 数量性状遗传 44

2.4.5 同工酶 45

2.4.6 耐逆性 45

2.4.7 研究成果 46

2.5 育种目标的有利和有害性状 52

2.5.1 历史背景 52

2.5.2 无果柄性状 52

2.5.3 单性结实 52

2.5.4 高色素含量 53

2.5.5 果实变异性 53

2.5.6 风味 53

2.5.7 大果型 54

2.5.8 多重病害的抗性 55

2.5.9 遗传背景 55

2.5.10 环境变异／强基因与环境互助 56

2.5.11 配合力 56

2.6 传统育种的局限性和分子育种的合理性 57

致谢 57

参考文献 58

第三章 栽培番茄的多样性 65

3.1 前言 65

3.2 番茄果实表型分析 67

3.3 形态基因对果实形态的影响 70

3.4 基于基因型的多样性分析 71

3.5 栽培番茄种质的遗传多样性 72

3.6 展望 74

致谢 75

参考文献 75

第四章 番茄的分子标记、遗传图谱及关联研究 79

4.1 前言 79

4.2 基于基因组作图及标记／性状分析的分子标记 80

4.2.1 限制性长度片段多态性（RFLPs）和基于RFLP的PCR标记 81

4.2.2 基于PCR的匿名（anonymous）标记 81

4.2.3 微卫星或SSR标记 81

4.2.4 SNP标记 82

4.3 遗传图谱和可用标记 82

4.4 群体结构、连锁不平衡及标记和性状的相关性 83

4.4.1 番茄群体结构 83

4.4.2 连锁不平衡 84

4.4.3 图谱初始绘制的尝试 84

4.4.4 候选基因分析 85

4.5 展望 85

4.5.1 用于标记／性状关联分析的标记要求 85

4.5.2 用于标记／性状关联分析的大规模SNP鉴定 86

4.5.3 全基因组关联分析 87

4.5.4 展望——番茄基因组序列、大规模表型鉴定及关联分析 87

致谢 87

参考文献 88

第五章 简单遗传性状作图与标记 92

5.1 前言 92

5.2 简单遗传性状的重要性 94

5.3 简单遗传性状的遗传学与分子解析 98

5.4 相关目标性状的标记鉴定 101

5.4.1 利用NILs鉴定与目标性状连锁的标记 101

5.4.2 利用群体分离分析法鉴定分子标记的连锁性 102

5.4.3 显性标记向共显性标记的转变 104

5.5 利用基因组学工具作图 107

5.6 简单遗传性状与果实营养品质的关联 108

5.7 简单遗传性状与果实味道、可溶性固形物的含量（Brix）、糖分、酸度和芳香的关联 112

5.8 小结 118

致谢 119

参考文献 119

第六章 番茄复杂性状的分子作图 129

6.1 前言 130

6.2 QTL作图群体 131

6.2.1 初始分离群体 147

6.2.2 重组近交群体 147

6.2.3 高代回交群体 147

6.2.4 回交近交系 148

6.2.5 渗入系 148

6.3 框架作图与标记 149

6.4 QTL作图方法与软件 149

6.5 渗入系作图与育种方法 151

6.5.1 渗入系杂种优势 153

6.6 QTL与遗传背景的互作 154

6.7 分子辅助育种（MAS）和QTL的聚合 155

6.8 孟德尔数量性状位点 155

6.9 基于性状标记的QTL作图 156

6.9.1 抗病性 157

6.9.1.1 病毒抗性 158

6.9.1.2 细菌抗性 158

6.9.1.3 真菌抗性 159

6.9.2 抗虫性 160

6.9.3 非生物胁迫抗性 161

6.9.3.1 抗冷性 161

6.9.3.2 抗旱性 162

6.9.3.3 耐盐性 162

6.9.4 果实产量 164

6.9.5 果实品质 165

6.9.5.1 果实重量 165

6.9.5.2 果实形状 165

6.9.5.3 果实颜色 166

6.9.5.4 果实硬度 168

6.9.5.5 初生代谢性状 169

6.9.5.6 糖和酸的含量 170

6.9.5.7 营养和抗氧化相关的化合物 171

6.9.5.8 挥发性物质 173

6.9.5.9 感观性状 174

6.9.6 开花期与成熟期 175

6.9.7 花形与生殖障碍 176

6.9.8 叶片、萼片与花瓣形态学 177

6.9.9 种子重量 178

6.10 小结与展望 179

致谢 180

参考文献 180

第七章 分子育种 197

7.1 前言 198

7.2 种质特性与开发 198

7.2.1 预育种 199

7.2.2 特异性、一致性和稳定性（DUS）测试 203

7.2.3 杂交纯度检测 204

7.3 标记辅助的性状渗入 204

7.3.1 基因和QTL的渗入 204

7.3.2 基因聚合 225

7.3.3 遗传理想株型育种 228

7.4 MAS的优势、局限性和前景 229

7.4.1 优势 229

7.4.2 局限性和解决方案 230

7.4.2.1 多个性状无可用的紧密连锁标记 231

7.4.3 MAS前景 232

7.4.3.1 从MAS到GAS（基因组辅助育种） 233

7.5 转基因育种 235

7.5.1 性状和目标 237

7.5.1.1 糖分 238

7.5.1.2 类胡萝卜素 238

7.5.1.3 抗病毒性 238

7.5.1.4 单性结实 239

7.5.1.5 果实硬度 240

7.5.1.6 延长番茄藤蔓的寿命 240

7.5.2 展望 241

7.6 小结 242

致谢 242

参考文献 242

第八章 图位克隆策略在番茄中的应用 262

8.1 前言 262

8.2 突变体文库 264

8.3 作图群体的产生策略 265

8.4 用于遗传作图的DNA提取策略 266

8.5 分子标记 267

8.6 将标记位点定位到染色体 268

8.7 精细的遗传作图 268

8.8 制作物理图谱的资源 269

8.9 候选基因的确认与鉴定 270

8.10 基因组序列出现的影响 272

8.11 鉴定突变位点的其他策略 273

8.12 展望 274

致谢 274

参考文献 274

第九章 结构基因组学：基因序列变异研究 280

9.1 前言 280

9.2 序列资源 281

9.2.1 表达序列标签 281

9.2.1.1 ESTs资源 281

9.2.2 基因空间 282

9.3 目标标记的开发 283

9.3.1 DNA标记的基础 283

9.3.2 注释序列 284

9.3.3 用于标志开发的ESTs分类 285

9.3.4 番茄表达序列标记（ESTs）的多样性 286

9.3.4.1 番茄基因空间的多样性 286

9.3.4.2 变异的挖掘 289

9.3.4.3 作为模版的ESTs 290

9.3.5 二代测序的发现 290

9.4 小结 292

参考文献 292

第十章 番茄基因组测序计划 297

10.1 前言 297

10.2 测序策略 299

10.2.1 通过BAC（细菌人工染色体）构建BAC叠联群 299

10.2.2 全基因组鸟枪法测序 302

10.3 ITAG（国际番茄注释协作组）进行基因组注释 302

10.4 小结 303

致谢 304

参考文献 304

第十一章 番茄和马铃薯比较基因组测序：方法与分析 311

11.1 前言 311

11.2 番茄和马铃薯比较基因组测序流程 313

11.3 比较基因组测序的优势 313

11.3.1 优化物理图谱 313

11.3.2 选择额外的种子BACs 317

11.3.3 利于完成BAC图谱的构建 319

11.4 比较测序中获得的共线性克隆的分析 319

11.4.1 共线序列的特征 319

11.4.2 番茄和马铃薯之间的共线性 320

11.4.3 重复元件的含量与分布 322

11.4.4 共线性区域的基因插入或缺失 325

11.4.5 番茄和马铃薯之间共线性长度的差异 325

11.5 局限性和机遇 328

参考文献 328

第十二章 番茄转录组学的发展 330

12.1 前言 330

12.2 转录组学工具开发 331

12.2.1 微阵列 331

12.2.2 基因表达序列分析（SAGE）和相关技术 332

12.2.3 大规模平行指纹测序 333

12.3 测序技术的发展 333

12.3.1 “454”基因组测序仪FLX 333

12.3.2 Illumina测序 334

12.3.3 ABI寡核苷的连接与检测测序 334

12.3.4 第三代及其他测序技术 334

12.3.5 RNA测序 335

12.4 生物信息学面临的挑战与数据分析 335

12.5 近缘种资源的利用 336

12.6 功能基因组学在基因组学辅助育种中的应用 337

12.7 小结 338

致谢 338

参考文献 338

第十三章 蛋白质组学和代谢组学 345

13.1 前言 345

13.2 番茄蛋白质组学：技术、应用和QTL分析 347

13.2.1 蛋白质组学方法 347

13.2.1.1 蛋白提取 347

13.2.1.2 基于双向电泳（2-DE）的传统方法 347

13.2.1.3 质谱分析法 348

13.2.1.4 鸟枪法蛋白质组学 348

13.2.1.5 翻译后修饰分析 349

13.2.1.6 蛋白复合物 349

13.2.2 应用蛋白质组学进行功能研究 349

13.2.2.1 果实发育和成熟 349

13.2.2.2 非生物胁迫 350

13.2.2.3 生物胁迫 350

13.2.3 蛋白质组学和QTL作图 351

13.2.3.1 病原抗性 351

13.2.3.2 果实质量性状 351

13.3 番茄代谢组学：技术、应用和QTL分析 352

13.3.1 代谢组学工具 352

13.3.1.1 代谢物提取 352

13.3.1.2 气相串联质谱（GC-MS） 352

13.3.1.3 液相串联质谱（LC-MS） 352

13.3.1.4 毛细管电泳串联质谱（CE-MS） 353

13.3.1.5 核磁共振（NMR） 353

13.3.1.6 分析策略 353

13.3.2 应用代谢组学进行功能研究 353

13.3.2.1 番茄果实代谢物的综合分析 353

13.3.2.2 组织依赖的代谢物积累 355

13.3.2.3 转基因番茄植株的代谢物分析 355

13.3.3 代谢组学和QTL作图 356

13.3.3.1 番茄野生近缘种的代谢物图谱 356

13.3.3.2 基于S.pennellii和栽培种S.lycopersicum杂交构建的渗入系的代谢物图谱 356

13.4 利用表型组学辅助育种 356

13.4.1 整合组学 356

13.4.2 数据库 358

参考文献 358

第十四章 生物信息学在番茄研究中的应用 366

14.1 前言 366

14.2 基因和基因组数据库 367

14.2.1 国际番茄基因组测序计划 367

14.2.2 番茄的植物基因组数据库 368

14.2.3 茄科基因组数据库 369

14.2.4 NCBI番茄基因组计划数据库 369

14.2.5 C.M.Rick番茄遗传资源中心 369

14.2.6 控制番茄性状的基因 370

14.2.7 实时QTL数据库 370

14.2.8 其他植物数据库 370

14.3 比较基因组数据库 371

14.4 基因表达数据库 371

14.4.1 番茄基因索引数据库 372

14.4.2 番茄功能基因组数据库 373

14.4.3 Kazusa Micro-Tom数据库 373

14.4.4 Kazusa番茄全长cDNA数据库 374

14.4.5 番茄基因组芯片 374

14.4.6 RNA测序 374

14.4.7 应用 374

14.5 分子标记和基因图谱数据库 375

14.5.1 图谱 376

14.5.1.1 遗传图谱 376

14.5.1.2 物理图谱 376

14.5.1.3 细胞学图谱 377

14.5.1.4 测序进程图谱 377

14.5.1.5 其他图谱 377

14.5.2 转座子标签 377

14.5.3 定向诱导基因组局部突变技术（TILLING） 377

14.6 蛋白组和代谢组数据库 378

14.6.1 TFGD（番茄功能基因组）数据中的番茄代谢组数据 378

14.6.2 分泌物组 378

14.6.3 其他植物资源 378

14.6.4 应用 379

14.7 不同数据库的整合 380

14.7.1 茄科基因组学网（SGN） 380

14.7.2 茄科可视化表达图（MapMan） 380

14.7.3 法国波尔多的农科院果实生物学实验室 381

14.7.4 慕尼黑信息中的植物蛋白质序列数据库（MIPSPlantsDB） 381

14.7.5 其他资源 381

14.7.6 应用 382

14.8 小结 382

致谢 383

参考文献 383

彩图版 389