海洋生物基因组学概论PDF电子书下载

第1章 基因组学在发现与检测海洋生物多样性中的应用 1

1.1 全球视野下的海洋生物多样性与基因组学 1

1.1.1 海洋生物多样性：结构与功能成分 1

1.1.2 海洋生物多样性的本质 6

1.1.3 实践和理论的进步 7

1.2 海洋生物多样性的分子生物学鉴定 8

1.2.1 对微生物群落多样性和功能的分析 10

1.2.2 介于微生物和后生动物之间的生物：真核原生生物 12

1.2.3 小型底栖动物群落的多样性和生态分析 14

1.2.4 DNA条形码和渔业 15

1.2.5 海洋系统中的幼虫 17

1.3 海洋生物多样性和生态系统功能 20

1.3.1 新环境中的微生物 20

1.3.2 生态系统进程中微生物之间的关系 21

1.3.3 环境变化与微生物多样性 21

1.4 结束语 23

参考文献 24

第2章 宏基因组分析 36

2.1 前言 36

2.2 宏基因组学的历史和应用 37

2.3 宏基因组分析的技术挑战 39

2.3.1 宏基因组研究策略 39

2.3.2 富集策略 41

2.3.3 基因组DNA的分离纯化 43

2.3.4 基因组DNA的扩增 44

2.3.5 宏基因组文库的构建和分析 47

2.3.6 不依赖文库的宏基因组分析 52

2.4 生物信息学在宏基因组分析时面临的挑战 53

2.4.1 数据组装与合并 54

2.4.2 基因预测 56

2.4.3 功能注释 56

2.4.4 基于网络的注释流程 57

2.4.5 注释系统的本地安装 57

2.4.6 高多样性环境的浅度测序和短读长技术 59

2.4.7 比较宏基因组学结果展示 59

2.5 展望 61

参考文献 63

第3章 种群结构和环境适应性研究中的基因组学技术及其研究进展 77

3.1 技术 78

3.1.1 DNA和RNA研究：EST文库 79

3.1.2 DNA研究：微卫星 80

3.1.3 DNA研究：单核苷酸多态性（SNP） 81

3.1.4 DNA研究：扩增片段长度多态性（AFLP） 82

3.1.5 DNA研究：高通量测序 84

3.1.6 DNA和RNA研究：目标基因分析 85

3.1.7 DNA研究：条形码技术 85

3.1.8 RNA研究：微阵列或基因芯片 86

3.1.9 RNA研究：Q-PCR 86

3.2 种群基因组学 87

3.2.1 分析：选择、局限性和注意事项 88

3.3 种群基因组学在海洋环境中的实际应用 93

3.3.1 海洋中的扩散：从幼体发育到本地适应和物种形成的过程 93

3.3.2 海洋生物入侵：用基因组学方法研究入侵物种 96

3.3.3 揭示水产养殖种群中杂种优势的遗传基础 96

3.3.4 基因多样性和种群适应性 98

3.4 表达研究和环境基因组学 99

3.4.1 栖息地范围的定义：生物地理学 99

3.4.2 基因芯片：识别与适应性有关的生化通路 101

3.4.3 基因组的可塑性与季节波动 102

3.4.4 对极端环境的适应 102

3.5 总结和展望 107

参考文献 108

第4章 动物系统发育：基因组有很多话要说 127

4.1 引言 127

4.2 动物系统发育的起源 129

4.2.1 以前的策略是基于体腔进化的假设 129

4.2.2 通过分支系统分析法筛选更多的特征 130

4.2.3 小核糖体RNA基因和动物系统发生的新观点 133

4.2.4 新观点的局限性 134

4.3 系统基因组学的优缺点 135

4.4 系统基因组学解析动物亲缘关系 137

4.4.1 真体腔动物分类的争议和分类取样的重要性 137

4.4.2 系统基因组学是否可以解释动物亲缘关系 139

4.5 后生动物亲缘关系的系统基因组框架图 140

4.5.1 挑战根深蒂固的分类：后口动物 141

4.5.2 毛颚动物门归入两侧对称动物进化树 141

4.5.3 阿克尔扁形虫是最原始的两侧对称动物吗？ 143

4.5.4 更深入的原口动物亲缘关系研究 144

4.6 总结：动物系统发育的前景 145

参考文献 146

第5章 后生动物的复杂性 153

5.1 复杂性的途径 153

5.2 领鞭毛虫类：后生动物的多细胞进化 155

5.3 海绵动物的进化：体轴、细胞类型和皮层 160

5.4 丝盘虫：生而简单还是高度简化 162

5.5 刺胞动物：身体简单，基因复杂 164

5.5.1 海葵基因组 165

5.5.2 刺胞动物BMP模式和两侧对称的背—腹轴的进化 165

5.5.3 刺胞动物Hox基因和前后轴的演化 166

5.5.4 刺胞类与两侧对称动物体轴的同源性比较 167

5.5.5 刺胞类中胚层的演化 169

5.5.6 刺胞动物“神秘的”复杂性 170

5.6 蜕皮动物：现有系统之外的动物 170

5.7 冠轮动物：引出新观点的进化分支 172

5.8 海兔：从神经回路到神经转录组学 172

5.9 沙蚕：祖先细胞的复杂性和基因组特征 173

5.10 可变剪接：调节基因组复杂性的基本层面 175

5.11 海胆：后口动物基部意想不到的功能类群 175

5.12 文昌鱼和脊索动物原型 176

5.13 海鞘：发育过程中的改变和不变 177

5.14 展望 178

参考文献 180

第6章 海洋藻类基因组 192

6.1 什么是藻类？ 192

6.2 为什么说藻类是有趣的？ 193

6.3 内共生学说和藻类的起源 193

6.4 藻类和海洋生态系统 196

6.4.1 地球演化中浮游生物的多样性 196

6.4.2 藻类：浮游植物中的重要成分 200

6.4.3 基于高通量测序技术对浮游生态系统的探索 201

6.4.4 浮游生态系统的多样性和动态性 202

6.4.5 基于生物个体途径探索浮游藻类生物学 203

6.4.6 巨藻基因组 210

6.5 展望 214

参考文献 215

第7章 基因组学技术在水产养殖与渔业上的应用 227

7.1 前言 227

7.2 基因组学技术和资源 228

7.2.1 遗传连锁图谱 229

7.2.2 辐射性杂交（RH）作图 232

7.2.3 基于BAC的物理图谱 232

7.2.4 高质量基因组图谱 233

7.2.5 功能基因组学技术 234

7.3 基因组学技术在水产生物育种和繁殖研究中的应用 236

7.4 基因组学技术在水产生物生长和营养研究中的应用 239

7.4.1 前言 239

7.4.2 与肌肉生长相关的骨骼肌转录变化 239

7.4.3 外界因素影响下的骨骼肌转录组变化 240

7.4.4 基因组学技术在肝功能研究中的应用 241

7.4.5 结论与展望 243

7.5 基因组学技术在海产品质量和安全研究中的应用 244

7.5.1 影响海产品质量的各种因素 244

7.5.2 基于基因组学和蛋白质组学方法评价鱼类肉质 245

7.5.3 其他质量性状 248

7.5.4 海产品安全 249

7.5.5 海产品的品种认定和溯源 250

7.6 基因组学技术在宿主—病原体相互作用研究中的应用 251

7.6.1 鱼类的宿主—病原体相互作用 251

7.6.2 宿主免疫反应的转录组特征 252

7.6.3 遗传连锁图、RH作图和物理图谱如何阐明鱼—病原体的相互作用 254

7.6.4 贝类宿主—寄生虫的相互作用 254

参考文献 260

第8章 海洋生物技术 294

8.1 海洋生物技术概览 294

8.2 基因组学如何影响海洋生物技术 295

8.3 通过微生物群落宏基因组、单个物种的全基因组及数据挖掘来扩充基因资源 296

8.3.1 全基因组 297

8.3.2 宏基因组不断增长的贡献 299

8.4 海洋生物技术在发现天然产物、新药物和白色生物技术中的应用 305

8.4.1 病毒 306

8.4.2 古细菌和细菌 307

8.4.3 藻类 307

8.4.4 藻类用于生产生物柴油 308

8.4.5 藻类用于生产酒精 309

8.4.6 藻类用于生产氢气 309

8.4.7 藻类用于生物质发酵 309

8.4.8 海洋基因组和藻类燃料 310

8.4.9 藻类细胞工厂 311

8.4.10 海洋真菌 312

8.4.11 后生动物 312

8.4.12 结论 312

参考文献 313

第9章 实践指南：基因组学技术及其在海洋生物学方面的应用 322

9.1 序列数据产生 322

9.1.1 经典基因组测序技术 323

9.1.2 第二代测序技术 325

9.1.3 其他新的高级DNA测序方法 328

9.1.4 结论 329

9.2 生物信息学应用数据管理 329

9.2.1 数据建模和存储 329

9.2.2 数据访问 330

9.2.3 常用的文件格式 331

9.3 DNA序列分析 333

9.3.1 EST分析 333

9.3.2 基因预测 337

9.3.3 基因组注释及其他 343

9.3.4 比较基因组学和功能分类 349

9.3.5 主要公共序列数据库和其他资源 353

9.4 基于高通量技术的转录组分析 363

9.4.1 微阵列技术的基本原理 366

9.4.2 基因表达分析 368

9.4.3 数据共享和公共数据资源库 374

9.4.4 基因表达分析章节的总结 375

参考文献 376

词汇表 389