美启动烟草基因组测序计划
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“人类基因组计划”的由来与发展人类基因组计划这么一个划时代的项目,是一个人提出的吗?不是。
这一计划的孕育,经历了长达5年的时间,这五年里,在发达国家里,上致政府首要,下至平民百姓,都参与了这一场讨论与最后的决策。
而各国,首先是美国的科学家,作了大量的论证。
各个学科持各种不同观点的科学家各抒己见,充分体现了科学讨论的平等与决策的民主。
尽管几度迷离,几度彷徨,几度反复,但最后,人类还是选择了“人类基因组计划”。
人类基因组计划的形成,从历史上来说,有好几条思路。
七十年代的人类疾病的“基因论”之说,无疑是人类基因组计划的主要思路。
不仅疾病与基因有关,人类的生存、出生、生长都与基因有关,都与DNA的序列有关。
正如著名的诺贝尔奖获得者,意大利的杜伯克在他发表的一篇文章,后来被称为“人类基因组计划”的“标书”之中写的:人类的DNA序列是人类的真谛。
这个世界上的发生的一切,都与之息息相关。
在策略上说,“人类基因组计划”所采取的策略是“基因组学”这门科学的策略,正如基因是研究基因的科学一样,顾名思义,“基因组学”就是研究基因组的科学。
正如杜伯克说的:既然大家都知道基因的重要性,那我们就只有两种选择,一是“零敲碎打”,大家都去“个体作业”,去研究自己“喜欢”的、认为是重要的基因,而另一种选择呢?则是前所未有的大胆说法:从整体上来搞清楚人类的整个基因组,集中力量先认识人类的所有基因。
因为人类基因组计划的雄心太大、规模太大,要花的钱太多,因此政府部门、科学家、社会大众,都有不少不赞成的意见。
首先是这个计划的必要性的问题,他们认为把纳税人的30亿美元用来搞人的庞大无比的基因组序列,纯粹是拿纳税人的钱开玩笑!其次是这个计划的现实性,他们认为到2005年完成这个计划是“吹牛”。
说实在的,在那时能否如期完成,谁也心里无底。
那时候,连现在的现代化的测序仪器的影子都还没有。
其三是科学研究领域的选择问题,有点象“要为不可为”的想象:人类自然科学要研究的问题很多,为什么要上这样的计划?这笔钱也得花到别的地方也许更值得、更实际,有人还担心“大科学”会影响小科学,“大中心”会危及小实验室的生存。
烟草基因组计划与生物育种重大科技项目下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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人类基因组计划HGP(Human Genome Projects)1、HGP简介•人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出、于1990年正式启动的。
美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。
这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。
•诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco于1986年发表短文 《肿瘤研究的转折点:人类基因组测序》(Science, 231: 1055-1056)。
•文中指出:如果我们想更多地了解肿瘤,我们从现在起必须关注细胞的基因组。
…… 从哪个物种着手努力?如果我们想理解人类肿瘤,那就应从人类开始。
……人类肿瘤研究将因对DNA 的详细知识而得到巨大推动。
”什么是基因组(Genome)•基因组就是一个物种中所有基因的整体组成•人类基因组有两层意义:——遗传信息——遗传物质•从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。
人类染色体HGP的诞生•1984年12月Utah州的Alta,White R受美国能源部的委托,主持召开了一个小型会议,讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。
•1985年6月,在美国加州举行了一次会议,美国能源部提出了“人类基因组计划”的初步草案。
•1986年6月,在新墨西哥州讨论了这一计划的可行性。
随后美国能源部宣布实施这一草案。
•1987年初,美国能源部与国家医学研究院(NIH)为“人类基因组计划”下拨了启动经费约550万美元,1987年总额近1.66亿美元。
同时,美国开始筹建人类基因组计划实验室。
•1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。
诺贝尔奖金获得者J.Waston出任第一任主任。
•1990年,历经5年辩论之后,美国国会批准美国的“人类基因组计划”于10月1日正式启动。
美国的人类基因组计划总体规划是:拟在15年内至少投入30亿美元,进行对人类全基因组的分析。
人类基因组计划的历程与成果人类基因组计划是迄今为止人类科学史上最为宏伟的计划之一,旨在完整地、准确地、高效地读取人类基因组,进而深入理解人类生命和疾病的本质。
经过十几年的艰苦探索和跨国合作,该计划于2003年完成,实现了人类基因组的测序,也为人类基因研究提供了前所未有的契机。
本文将回顾人类基因组计划的历程与成果,探讨其对人类健康的深远影响。
一、计划的起源人类基因组计划始于1984年,当时美国国立卫生研究院(NIH)的艾伦·博尔金提出了“读取人类基因组”的设想,旨在为人类生命科学注入新的活力。
1988年,美国能源部(DOE)的一项研究表明,通过高通量测序技术,可以有效地快速测序人类基因组,这使得人类基因组计划成为了可能。
1990年,美国NIH和DOE宣布联合发起人类基因组计划,旨在在15年内完成人类基因组的测序。
二、计划的进展自上世纪90年代初,人类基因组计划就在全球范围内展开实验室研究和国际合作。
1996年,人类基因组计划启动了“国际基因组组织”(IGS)项目,旨在促进基因组研究标准化、技术交流和质量管理。
该项目涉及了近一百个国家和地区的科学家和研究机构,并团结了各国科学家为人类基因组研究的共同目标齐心协力。
1998年,计划完成了第一次世界范围的人类基因组联盟会议,12个主要国家和地区领导人签署了人类基因组研究的共同宣言,再次强调了联合合作的重要性。
在接下来的十几年里,科学家们使用了不断改进的技术,智慧地探索、破解了人类基因组的秘密。
2000年中旬,人类基因组计划发布了代表性的“公告”,宣布已经成功地测得了人类基因组的90%以上的DNA序列。
2003年4月14日,科学家们在《自然》杂志上正式发布了人类基因组测序图。
三、计划的意义人类基因组计划的成果标志着世界范围内的历史性突破。
人类基因组测序为人类提供了对基因组编码和表达的独特和全面视角,进而开启了一个全新的生物医学研究领域。
人类基因组计划的成功还给了我们深刻的启示:科学合作的强大力量,可以为人类解决未来的重大挑战。
烟草基因组知识篇:2. 基因组测序孙玉合【摘要】@@ 基因组计划的最终目标是获取所研究生物体的全部DNA序列,一般包括三个图谱,即遗传图谱、物理图谱和基因组全序列图谱,并将基因以及其他有意义的特征定位于DNA序列中.人以及模式生物的染色体都不能直接进行DNA测序,因此首先必须将它们随机地"敲碎"(通过限制性内切酶酶切或超声波处理或DNA酶Ⅰ降解)变成成千上万的小片段,构建成不同水平和类型的基因组文库,例如YAC(yeast artificial chromosome,酵母人工染色体)文库、BAC(bacterial artificial chromosome,细菌人工染色体)文库和cDNA文库等.然后对文库中的每个克隆片段进行DNA测序,再对所有测定的每条序列经过计算机程序处理装配成染色体上完整的DNA序列.【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2010(031)002【总页数】2页(P76-77)【作者】孙玉合【作者单位】中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101【正文语种】中文基因组计划的最终目标是获取所研究生物体的全部DNA序列,一般包括三个图谱,即遗传图谱、物理图谱和基因组全序列图谱,并将基因以及其他有意义的特征定位于DNA序列中。
人以及模式生物的染色体都不能直接进行DNA测序,因此首先必须将它们随机地“敲碎”(通过限制性内切酶酶切或超声波处理或 DNA酶Ⅰ降解)变成成千上万的小片段,构建成不同水平和类型的基因组文库,例如 YAC (yeast artificial chromosome,酵母人工染色体)文库、BAC(bacterial artificial chromosome,细菌人工染色体)文库和cDNA文库等。
然后对文库中的每个克隆片段进行DNA测序,再对所有测定的每条序列经过计算机程序处理装配成染色体上完整的DNA序列。
1 DNA测序方法两种不同的快速有效的传统 DNA测序方法于上世纪 70年代中期几乎同时发表。
美国材料基因组计划实施的一系列举措作者:万勇冯瑞华姜山,等来源:《新材料产业》 2014年第6期文/万勇冯瑞华姜山黄健中国科学院武汉文献情报中心2011年6月,美国启动材料基因组计划(Materials Genome Initiative,MGI)。
这是美国在信息技术革命及金融危机之后,意识到材料革新对科技进步以及产业发展的重要推动作用,以及“制造业回流”的战略背景下提出的。
美国当前的科技政策十分重视科技成果的商业化以及新市场的开拓与革新,MGI也体现出这一特点。
该计划将通过数据共享与计算工具开发,加快材料投入市场的种类及速度,并降低研发成本。
加速开发新型高技术材料,不光可以推进美国国内制造业的变革,也是包括能源、卫生、交通、食品与农业、国防安全等众多领域在内的发展诉求所在。
近3年以来,该计划从起步阶段仅有4家联邦机构、6 300万美元投资,到现在数以亿计的资金,以及全美的大学、企业、专业团体、科研人员广泛加入,共同致力于材料科学与创新领域的发展。
2013年6月24日,在MGI实施2周年之际,美国部分大学、企业、联邦机构及其他材料科学相关团体等发布了20多项新的承诺,旨在推动该计划第3年的发展。
以下梳理一下该计划实施以来,美国各界出台的一系列举措。
一、高校筹建相关研究所和数据库,并开设相关课程在计算材料科学、数据分析、实验工具开发、材料合成与表征等方面官-产-学合作的基础上,威斯康星大学麦迪逊分校工程学院计划先期投入500万美元建设威斯康星材料创新研究所。
这个跨学科的技术枢纽中心将为材料研究团队提供基础设施、开创研究人员协同机制,并有望在创新方法、材料、新科学方向等方面夯实美国制造业的竞争力。
佐治亚理工学院启动新的材料研究所作为该校未来5年1 000万美元投资的一部分,同样是开展学科交叉研究,为研究和教育培养材料创新的生态氛围。
该研究所目标是整合数据科学与微结构表征,建立一个协作枢纽中心,以加速材料开发。
什么是“人类基因组计划”?
人类基因组计划是一项旨在探究人类基因组结构与功能的综合性科研
项目。
该计划的核心目标是制作一张由基因组构成的完整蓝图,并且
发掘人类基因组在生理、病理以及诊断治疗方面的作用。
一、人类基因组计划的背景
二十世纪90年代,DNA技术的迅速发展以及生物信息学的出现备受科学家们的瞩目。
他们预见到人类基因组完全测序的可能性,人类基因
组计划由此应运而生。
1990年,美国国家卫生研究院和能源部提出了
人类基因组计划的构想,并开始了首次定序序列的洛斯阿拉莫斯计划。
二、人类基因组计划的目的
人类基因组计划的核心目标是获取人类基因组的完整蓝图。
完成基因
的测序后,更深层次及研究工作的展开将更加具有可行性。
通过研究
人类基因组表达的多样性,开拓我们对人类遗传学、生物学以及生物
医学的认识与掌握,进而推动其在医药、生物制品等领域的应用。
三、人类基因组计划的重要性
人类基因组计划对人类健康、基因疾病的研究、诊断治疗的发展有着
深远的影响。
其研究成果对癌症、心血管、代谢等疾病的治疗、预防
和基因改良等领域的发展起到了积极的推动作用。
同时,人类基因组
计划的开展还推动了生物技术的发展和成熟。
四、人类基因组计划的现状
2003年,人类基因组计划在历时十三年的辛勤探索中完成测序,其主
要成果在世界范围内产生了轰动。
目前,国际上已经建立了多个与人
类基因组计划相关的综合实验室,进一步推动相关领域的研究与开发。
未来,基于人类基因组计划的成果,更多探索和研究将在基因组学和
生物工程学领域展开。
人类基因组计划及其研究成果概述人类基因组计划也称为基因图谱计划,是目前世界上最具有里程碑意义的计划之一。
该计划的目的是寻找人类基因组序列的组成及其功能,并且向这个目标迈进了很大一步,是开展基因研究的重要基础。
近年来,人类基因组计划和相关研究层出不穷,这些研究对于人类疾病的治疗和预防,以及对人类的探索都有着重要的意义。
本文将详细阐述人类基因组计划及其研究成果。
一、人类基因组计划的历史与背景1.历史在 1953 年生物学家 James Watson 和 Francis Crick 发掘出了DNA 的结构后,全球的研究者开始想方设法地寻找一种方法来测序 DNA。
1990 年,国际人类基因组组织(HUGO)成立了,这个组织旨在协调全球基因组测序研究,以促进人类基因组计划的创建。
1990 年,美国国立卫生研究院批准了人类基因组计划的发起,该计划将首次致力于测序整个人类基因组。
1998 年,人类基因组计划的测序进程进入 phase III—the international sequencing phase,该测序过程需要国际合作,12 个国家会同协作推进人类基因组计划的测序。
2003 年 4 月 14 日,人类基因组计划宣布测序完成,标志着人类基因组计划取得了历史性的突破。
2.背景人类基因组计划的开展与生物技术和计算机技术的快速发展有着密不可分的联系。
在这个时代,基因工程和分子生物学的突破迸发,特别是PCR 技术、建立DNA 序列数据库、基因芯片技术、转基因技术等等,这些技术的运用和改良都推动着人类基因组计划的实现和广泛应用。
二、人类基因组计划的意义人类基因组计划的意义非常重大,具体而言,主要包括以下方面:1.揭示基因组结构人类基因组计划完成之后,人类对自身的了解更加深入,基因的种数和结构、使用方法等关键信息都会逐渐被揭示,有助于解释人类群体之间的遗传差异和人类疾病的发生机理等多方面问题。
此外,人类对一些稀有基因的发现也会更加有成效。
为什么植物转入病毒外壳蛋白基因或病毒复制酶基因就具备抗病毒的能力(1)病毒外壳蛋白(coat protein, CP)基因:在植物中表达病毒外壳蛋白基因可以阻止病毒的侵染或症状的产生。
病毒外壳蛋白的抗性机理:一种假说认为,当入侵病毒的裸露核酸进入植物细胞后,它们立即被细胞中的自由CP所重新包裹,从而阻止了入侵病毒核酸的翻译和复制。
在离体条件下,附加自由CP能够抑制末装配病毒的翻译的实验结果支持了上述假说;另一假说认为,抗性机制是在CP水平上抑制病毒脱壳,此说法最有力的证据是转基因植株可抗完整病毒的侵染.但不能抵御裸露病毒RNA的入侵;还有一种观点认为病毒外壳蛋白的抗性机制不是外壳蛋白在起作用,而可能是它的RNA转录物与入侵病毒RNA之间的相互作用(2)病毒复制酶基因:RNA病毒(如烟草花叶病毒)的复制酶是依赖于RNA的RNA 聚合酶。
病毒复制酶一般是在病毒核酸进入寄主细胞并结合到寄主核糖体之后形成的。
在植物中表达不完整的病毒复制酶基因可以显著提高植物对病毒的抗性,作用机制还不十分清楚,可能与基因转录后沉默有关。
植物抗病毒基因工程植物病毒病难以防治已成为植物界的“癌症”,给全球农业生产造成巨大的损失。
有效地防治植物病毒病,减少经济损失,满足日益增长的世界人口需求。
是农业生产当务之急。
病毒分子生物学,植物基因工程的迅速发展,为筛选培育抗病、优质、丰产的新植物开辟了广阔的前景。
自1986年,全球范围内兴起了多种利用分子生物学及基因工程研究成果防治植物病毒病害的策略,并成功地培育筛选出多种抗病毒的工程植物。
1.病毒外壳蛋白介导的基因工程抗病性外壳蛋白是形成病毒颗粒的结构蛋白,它的功能是将病毒基因组核酸包被起来,保护核酸;与宿主互相识别,决定宿主范围;参与病毒的长距离运输等。
1986年,美国的Beachy 实验室的Powell-Abel等第一次将烟草花叶病毒外壳蛋白(TMV-Cp)基因插入修饰过的农杆菌质粒中,并置于花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子下,经农杆菌侵染而将TMV -Cp基因转入烟草,并在烟草中表达TMV-Cp,分子生物学检测表明TMV-Cp基因已整合到烟草的基因组中,并能稳定地遗传给子代,在转基因烟草中TMV-Cp表达量占叶蛋白0.1%左右。
76 中国烟草科学 2010,31(2):76-77烟草基因组知识篇:2. 基因组测序孙玉合(中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101)基因组计划的最终目标是获取所研究生物体的全部DNA序列,一般包括三个图谱,即遗传图谱、物理图谱和基因组全序列图谱,并将基因以及其他有意义的特征定位于DNA序列中。
人以及模式生物的染色体都不能直接进行DNA测序,因此首先必须将它们随机地“敲碎”(通过限制性内切酶酶切或超声波处理或DNA酶Ⅰ降解)变成成千上万的小片段,构建成不同水平和类型的基因组文库,例如YAC(yeast artificial chromosome,酵母人工染色体)文库、BAC(bacterial artificial chromosome,细菌人工染色体)文库和cDNA文库等。
然后对文库中的每个克隆片段进行DNA测序,再对所有测定的每条序列经过计算机程序处理装配成染色体上完整的DNA序列。
1 DNA测序方法两种不同的快速有效的传统DNA测序方法于上世纪70年代中期几乎同时发表。
链终止法(chain termination method)指单链DNA分子的序列由互补的多核苷酸链的酶促合成来决定,互补链在特定的核苷酸位置终止[1]。
化学降解法(chemical degradation method)指双链DNA分子用化学物质处理后,在特定核苷酸位置被切开,从而确定DNA分子的序列[2]。
链终止法是基因组测序的主要方法,一方面因为化学降解法中的化学试剂有毒,对测序人员的健康有害,另一方面主要因为链终止法更易自动化[3]。
基因组计划包括大量的测序反应,手工测序将花费很多年时间,因此要在可接受的时间内完成测序计划,就必须采用自动测序方法。
自上世纪90年代初,所有的DNA测序操作几乎无一例外地全部采用半自动化毛细管电泳链终止测序法。
为了提高测序速度,人们尝试设计新的测序方法,其中一种就是焦磷酸测序(pyrosequencing),它不需要电泳或其他方法分离不同长度片段,因此比链终止法测序速度快[4]。
生物技术通报
国外动态 BIOTECHNOLOG Y BU LLETIN 2004年第4期利用生物技术拯救珍稀濒危的药用植物轮冠木
Plant Cell Reports2003年21卷5期415~420页报道:轮冠木(Rotula aquatica)是紫草科芳香药用灌木。
分布于印度和斯里兰卡等南亚国家、东南亚热带国家和拉丁美洲国家。
轮冠木是印度传统的药用植物。
块根含收敛、苦味和利尿物质。
可用于治疗咳嗽、心脏病、排尿困难(尿痛)、血液病、发热、中毒、溃疡和子宫疾患。
根含固醇(rhabdiol)和尿囊素。
根煎剂有利尿和轻泻作用,可用于治疗膀胱结石和性病。
菲律宾常将其茎干煎剂用于利尿和发汗。
此外,轮冠木的茎干纤维坚韧,可用于制绳。
轮冠木是一种濒临灭绝的植物。
目前只有少数野生于多岩石的河岸。
为保证药用的需要和保存物种,亟需为轮冠木建立大规模的快速繁殖系统。
鉴于轮冠木种子的活力小,萌发率低,种子繁殖有困难,利用茎干切段进行繁殖又极麻烦,故寄希望于利用生物技术进行微型繁殖。
但迄今对此种有价值的药用植物尚无离体繁殖研究。
为此,印度卡利卡特大学生物技术系的科学家K. P.Martin,利用轮冠木的腋芽进行了离体繁殖。
表明最有效的腋芽繁殖培养基是加入1.0mg1-1N6-苄氨基嘌呤(BAP)和0.5mg1-1吲哚-3-丁酸(IBA)的M S培养基。
生根的再生苗经过温室驯化后,成功地移植于大田,有80%的小植株存活。
3个月内可从单一的结节外植体获得约750个小植株。
美启动烟草基因组测序计划
AgBiotech Reporter2003年20卷1期10页报道:据悉,美国Philip Morris公司已同意给北卡罗来纳州立大学拨款17.6百万美元,用于绘制烟草基因图谱。
北卡罗来纳州立大学的农业和生命科学学院在得到这笔款项后,将用4年半的时间来完成烟草基因组测序的创新计划。
北卡罗来纳州立大学的科学家说,有了烟草基因图谱,就可以利用基因工程对烟草的叶片进行改造,使其适合于其他用途。
已知烟草含有25000至50000个基因。
烟草基因组测序计划的领导人、植物病理学和遗传学教授Charles Opperman宣称: 我们希望能检测出烟草90%以上的基因序列。
将有可能确定某些基因,虽然不是全部基因的功能。
印度发现24种新的植物基因
AgBiotech Reporter2003年20卷2期15~16页报道:在 印度生物多样性图谱和数据库 建成之初,印度科学家已利用这一图谱和数据库,在27种印度本地植物中,鉴定出24种新的基因。
出于保密的考虑,没有能够公布这些植物物种的名称。
目前,科学家已为这些新基因申请了具有巨大经济效益的专利权。
据称,印度科学家已从喜马拉雅山脉的植物中鉴定出抗胁迫和抗冷基因。
还已从沙漠地带的植物和沿海的红树中分离出耐胁迫基因。
这些基因都具有重大的研究和应用价值。
此外,还已分离出一系列的生物活性化合物和酶。
目前,正在将其用于生产。
印度的空间部和生物技术部是利用遥感技术绘制出印度 生物群落图 的。
这些图谱在宏观水平上显示了有关生境和生物多样性的信息,为印度科学家发现新的植物基因提供了必要的依据。
汪开治。