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结构基因组学和生物信息学 1

第一章 植物核基因组的物理结构&李凤霞译，刘贯山校 1

一、经典细胞遗传学 1

二、分离基因组DNA的物理方法 3

三、采用变性复性动力学分析DNA分子 4

四、基于克隆和杂交的方法分析植物DNA的物理结构 6

五、基因组的物理作图 9

六、染色质的结构 11

七、染色质的异质性与动力学 13

第二章 植物核基因组的测序&太帅帅译，时焦校 17

一、引言 17

二、真核细胞核基因组的测序策略 17

三、拟南芥基因组 24

四、水稻基因组 27

五、玉米基因组 31

六、蒺藜苜蓿基因组 32

七、百脉根基因组 33

八、白杨基因组 34

九、番茄基因组 34

十、葡萄基因组 34

十一、小麦基因组 35

十二、其他正在测序的植物基因组 36

十三、共线性 36

十四、生物学及其技术的未来发展方向 37

第三章 生物信息学导论&王元英译，孙玉合校 41

第四章 生物学数据库&孙玉合译，侯婉莹校 43

一、数据库的类型 43

二、生物学的主要公共数据库 45

三、专题数据库 48

四、单一生物体或分类群的数据库 49

五、一些植物的专业数据库 50

六、生物学数据库的未来 50

七、专业词汇 51

第五章 基因预测&刘贯山译，孙玉合校 55

一、从头计算的DNA序列模拟和预测 55

二、外在方法 61

三、基因预测的成功率与目前的局限性 62

第六章 基于基因组序列的蛋白质功能分析&刘贯山，陈德鑫译，时焦校 69

一、蛋白质“功能”概念的准确性 70

二、序列内在信息的分析方法 71

三、同源性搜索方法 74

四、基因临近序列的分析方法 79

五、注释过程中常见错误的来源 81

六、结论 83

第七章 大规模蛋白质序列比对&戴培刚译，刘贯山校 87

一、蛋白质或核酸 88

二、序列比对 88

三、相似性标准 90

四、蛋白质全序列比对及其算法 93

五、集群构建 94

六、共线性搜寻 96

七、结论 96

功能基因组学——从序列到功能 99

第八章 植物转基因&时焦译，徐宜民校 99

一、引言 99

二、外源基因在植物细胞中表达的检测 100

三、转基因的主要技术 103

四、DNA在受体植物基因组中的整合 106

五、转基因——科学研究的手段 107

六、转基因——植物育种的工具 108

七、结论与展望 110

第九章 突变体库——高通量的拟南芥反向遗传学系统&刘贯山译，时焦校 117

一、插入突变 118

二、T-DNA 120

三、转座子 122

四、基因诱捕和激活诱变 124

五、插入群体在反向遗传学中的应用 126

六、PCR筛选 127

七、插入的计算机搜索 128

第十章 植物DNA微阵列&王卫锋译，刘贯山校 135

一、引言 135

二、DNA阵列流程 137

三、微阵列实验设计 142

四、植物DNA微阵列实验 147

五、DNA微阵列的局限性及发展方向 150

六、结论 151

第十一章 独立成分分析测定基因表达的统计设计与分析&王绍美，许立峰译，时焦校 158

一、数据分析 158

二、实验设计 175

三、微阵列分析 177

四、软件和数据 178

第十二章 蛋白质组学&迟立鹏译，刘艳华校 182

一、蛋白质组学的工具 182

二、蛋白质组学在植物中的应用 185

三、新的方法学和技术学手段 192

四、结论 193

五、附录——质谱技术在蛋白质鉴定中的应用 194

六、补充内容 202

第十三章 植物细胞基因表达跟踪——显微及生物成像技术&龚达平译，王凤龙校 206

一、引言 206

二、显微镜 206

三、显微镜配件 214

四、成像的光探测 215

五、图像后处理 220

六、荧光染料和探针的优化 222

七、光在生物成像中的应用 225

八、结论与展望 226

第十四章 植物细胞基因表达跟踪——功能基因组学的新探针&王元英译，杨爱国校 232

一、引言 232

二、细胞和组织中基因表达及其产物的检测 232

三、基因和蛋白的报告子——荧光蛋白 240

第十五章 代谢组学&罗成刚，胡海洲译，刘艳华校 262

一、引言 262

二、术语 263

三、分析技术 264

四、代谢组学面临的挑战和困难 267

五、统计和生物信息学工具 268

六、功能基因组学的重要工具 272

七、对代谢的认识 273

八、实体生物等效性的唯一决定性证据 275

九、总结和展望 276

第十六章 质子核磁共振代谢指纹与代谢谱分析&杨爱国译，刘艳华校 282

一、核磁共振波谱技术 282

二、样品制备 283

三、质子核磁共振代谢指纹分析 284

四、质子核磁共振定量代谢谱分析 286

第十七章 代谢通量的定性和定量分析方法&贾兴华译，冯全福校 291

一、数据分析 291

二、终产物积累净通量与单向通量 291

三、同位素标记 292

四、原理 297

五、优点、局限性及应用 299

六、通过13C同位素异构体分析所获得的信息 300

七、自旋标记 301

八、结论 306

第十八章 代谢网络结构——对最简单代谢网络的认识&刘艳华译，徐秀红校 310

一、引言 310

二、代谢网络 310

三、代谢网络的数学表示——化学计量学矩阵 313

四、初级通量模式 318

五、代谢网络在初级模式分析中的应用 318

六、初级通量模式分析存在的问题 319

七、结论 320

基因组学模式植物 322

第十九章 模式植物——拟南芥&王树声译，时焦校 322

一、引言 322

二、植物学和生物学性状 322

第二十章 谷类植物基因组学的模式植物——水稻&时焦译，徐宜民校 333

一、水稻基因组的一般特性 333

二、水稻基因组测序 336

三、水稻基因组的特殊特性 337

四、水稻基因组与其他谷类植物基因组的比较 338

五、水稻功能基因组学 339

六、结语 342

第二十一章 豆科模式植物——蒺藜苜蓿&梁晓芳译，王凤龙校 345

一、豆科作物的重要性和特性 345

二、模式植物研究对豆科植物生物学研究和育种的必要性 346

三、蒺藜苜蓿作为豆科模式植物的主要特性 349

四、国际基因组计划对豆科植物基因组学研究的促进 349

五、蒺藜苜蓿功能基因组学 350

六、蒺藜苜蓿的结构基因组学和基因组测序 356

七、蒺藜苜蓿生物信息学和网络资源 359

八、展望 361

第二十二章 茄科植物基因组学的模式植物——番茄&刘好宝译，李凤霞校 372

一、作为模式物种的几个特点 372

二、遗传资源——近缘种、突变体和遗传材料 372

三、基因和QTL图位克隆的遗传图谱 373

四、优良基因克隆 375

五、果实的主要生理特性 376

六、QTL定位 377

七、染色体步移克隆的第一个QTL 377

八、表达序列标签和微阵列的收集 377

九、比较基因组和共线性——保守同源位点标记 378

十、通过反向遗传学的基因功能分析 379

十一、展望 382

第二十三章 基因组学在葡萄改良中的应用&冯全福译，徐秀红校 388

一、葡萄改良的进展与展望 388

二、葡萄科与蔷薇分支的密切关系 389

三、连锁不平衡的研究基础——种质资源 389

四、遗传图谱技术在重要性状遗传研究中的应用 391

五、物理图谱与遗传图谱的整合效应 393

六、EST测序的作用 394

七、反向遗传学研究的高效遗传转化技术 395

八、葡萄基因组测序前景 396

第二十四章 基因组高度复杂的热带作物——甘蔗&王元英译，徐宜民校 403

一、引言 403

二、起源和历史 404

三、基因组结构 404

四、分子遗传多样性 407

五、遗传图谱 408

六、比较作图 410

七、定位克隆技术 410

八、转录组 411

九、功能基因组学 413

第二十五章 分子标记与高通量基因型分析&张兴伟译，王元英校 420

一、逐个检测的共性标记 421

二、多重任意扩增子图谱——基因指纹图谱技术 433

三、不同类型标记的主要应用 436

第二十六章 转座因子和植物生物多样性分析&徐秀红译，李凤霞校 441

一、转座因子的主要类型 442

二、应用策略 445

三、可能的应用途径 450

四、转座因子分子标记特点 453

五、结论 458

第二十七章 拟南芥的分子数量遗传学研究&张忠锋译，徐宜民校 467

一、数量性状和分离材料 467

二、RIL群体的基因分型 468

三、RIL的表型分析 470

四、QTL定位 471

五、其他应用 472

第二十八章 主效基因和QTL的候选基因法鉴定&任民译，徐秀红校 476

一、候选基因法的原理 476

二、候选基因的鉴定 477

三、目标基因的比较作图鉴定 483

四、功能候选基因 483

五、最可能候选基因的选择 485

六、候选基因作用的验证 487

七、结论 488

第二十九章 候选基因的分子进化与验证&张怀宝译，王元英校 497

一、序列多态性与分析方法 497

二、连锁不平衡与重组 502

三、候选基因的功能验证和精细定位 503

第三十章 基因组学与植物育种——小麦和玉米&徐宜民译，时焦校 513

一、小麦和玉米 513

二、图谱 514

三、共线性 515

四、结构基因组学 515

五、功能基因组学及基因表达研究 517

六、功能基因组学——突变体与遗传转化 519

七、多因子遗传学——生理学和农艺学的结合 520

八、氮素利用效率的遗传基础 521

九、基因组学对植物育种的贡献 522

第三十一章 从基因组学到分子自组装&龚达平译，孙玉合校 532

一、引言 532

二、组织的不同尺度 533

三、蛋白质折叠 536

四、涉及多聚物的转换 536

五、分子结构建立过程中的自组装 539

六、自组装的特征 540

七、从头开发新结构 541

八、生物及理化方法间的协同作用 542

九、植物细胞壁和胞间层的果胶网络 542

十、淀粉的生物合成 544

十一、展望 547

第三十二章 应用MID-FT-IR进行代谢指纹和轮廓分析&杜咏梅译，张怀宝校 552

一、MID-FT-IR的原理 552

二、样品制备与数据分析 553

三、傅立叶变换中红外光谱代谢指纹和轮廓分析 554

专业词汇表&孙玉合译，高晓明校 557