文档介绍：动物基因组研究与克隆动物
动物基因组研究计划(Animal genome research program)是在人类基因组计划获得巨大成就鼓舞下,一些发达国家为了提高动物生物技术的竞争能力和改良动物生产效率,在九十年代初以独立或联合方式制定出的高技术计划。这个计划的基本目标是要利用DNA重组技术精细确定畜禽中控制重要经济性状座位(Economical important traitloci,TLs)在基因组上的遗传和物理位置,并且应用这些信息来改良畜禽品种。由于畜禽的重要经济性状座位大多是数量性状座位(Quantitative traitloci,QTLs),而这些座位调控性状的方式十分复杂,要有效地改良这些性状,就必须在分子水平理解这些座位及座位间的关系。这样就有了克隆分析经济重要性状座位的必要,相应的技术过程称为位置克隆(Positional cloning)。从基因定位到位置克隆发现新基因的时间漫长,为了缩短这个过程,可以预先地将基因组上全部功能基因表达的部分信息建成文库,这些信息就是基因表达序列片段(Expressed sequence tags,ESTs)。
动物基因组计划的提出
动物基因组研究计划与人类基因组计划存在两点巨大差异,一是在目标上不会把定位遗传疾病基因和发展遗传疾病治疗作为重点;二是在技术上不会把确定基因组全部核苷酸序列作为核心。其研究的主要步骤为:绘制动物的高密度遗传图谱,定位影响动物生产性能和抗病性能的基因位点,建立标记辅助选择的育种体系等。
2000年10月,中国北京华大基因研究中心和丹麦国家养猪协会达成协议,由中方提供技术、双方合作进行家猪基因组测序工作。家猪基因组计划将分三个阶段进行:第一阶段进行基因组“预览”,目前已经基本找到100万个基因表达的标记物,找到了“路标”。第二阶段是绘制出基因序列框架图,科学家将利用“鸟枪法”绘制基因图谱,以找到95%的基因和它在染色体上的位置。第三阶段是基因功能研究以及育种和医学方面的应用。到2003年4月,科学家们测定的序列已经覆盖25%的家猪基因组,精确度达99%,基本确定了家猪基因组序列的分子“路标”。
100-200 kb
克隆片段
基因组测序
的一般流程
分级鸟枪测序法
基因组DNA
细菌人工染色体文库
DNA克隆的排序
(物理作图)
分段测序
随机打断后克隆
DNA测序
DNA序列的组装
鸟枪法
基因测序“鸟枪法”,也俗称“霰弹法”。简单地说,它有点类似生活中玩的拼图游戏。拼图游戏是将一个完整的画面分成杂乱无章的碎块,然后重新拼装复原。而“鸟枪法”则是先将整个基因组打乱,切成随机碎片,然后测定每个小片段序列,最终利用计算机对这些切片进行排序和组装,并确定它们在基因组中的正确位置
动物基因组研究进展
2001年2月,我国开展了对虾基因组研究。这是继人类基因组计划和陆生动植物基因组研究后,全球开展的为数不多的海洋生物基因组研究之一,也是我国海洋生物学研究迈入基因时代的一个标志。到2001年8月,科学家们已找到了1万个ESTs,并通过这些带有遗传功能的片段分析出了3000多个对虾的新基因序列。而此前,世界上已经公布的各种对虾的ESTs序列还不到3000个。这些新基因很有可能与对虾的生长发育速度、抗病性和性别控制直接相关。除此之外,牡蛎、大马哈鱼、罗非鱼和鲇鱼等四种海洋生物的基因组研究也已被列入全球水产动物基因组计划之中。
动物基因组研究进展
2001年9月,我国科学家启动了家鸡基因组研究项目。这是我国农业基因组学研究的又一里程碑式科研工程。虽然以鸡为代表的鸟类的基因组较小,但对鸡基因组的研究存在着巨大的经济效益。如鸟类的磁场识别能力一直是科学界的待解之谜——它们无论白天还是夜晚都能辨明方向。如果能解开盲飞之谜,对科学研究将具有重大意义。而且,我国鸡产品占畜牧业产值的30%,为防止国际上大牲畜恶性传染病向家禽类转移的趋势,可以把鸡作为一种基因试验动物。此外利用鸟类作出的疫病模型,可以筛选出对人体有用的新药,但这都需要先掌握鸟类的基因图谱。
动物基因组研究进展
作为生物学和医学研究中重要的模式动物,老鼠也是基因组测序浪潮中的重点对象之一。由美国国立卫生研究所和英国威康信托机构资助、美英多所科研机构共同完成了老鼠基因组草图,2002年8月,他们公布了老鼠基因组物理图谱的框架,包括了小家鼠基因组约95%的内容。完整的老鼠基因组图谱预计于2005年完成。这个基因组草图显示,老鼠的20对染色体上共有约25亿个碱基对,与人类23对染色体上的29亿个碱基对相当接近。两者DNA链上基因与基因之间的“空白”片断也非常相似。两个物种的基因数目大约都是3万个,其中绝大部分相同,只