制作月季基因图谱
制作月季基因图谱Making a Gene Map For Roses作者：S·拉贾帕克萨和罗伯特·巴拉德（克莱姆森大学）戴维H·伯恩（得克萨斯州A与M大学）Sriyani Rajapakse and Robert E. Ballard (Clemson University)David H. Byrne (Texas A&M University)美国克莱姆森大学和得克萨斯州A&M大学已开始在月季基因图谱的合作研究项目，用于查明涉及黑斑病抗性和香味基因的长远目标。本文主要介绍由美国玫瑰协会研究信托基金（American Rose Society Research Trust）资助的这一研究项目。在以下的文章里，我们将简要描述以下正在研究的两个主要内容，说明一下我们在这些研究中所面对的问题，并报告我们在月季基因图谱方面的进展什么是基因图谱？就像如何用地图显示城市和城镇的位置一样，一个基因图谱，标志着基因在染色体上的位置。细胞核中的染色体对上，拥有控制各种性状的基因。月季的一个染色体组有7条染色体，一些月季具有2组染色体，即14条染色体，而另一些则会有21条（三组）或28条（四组）染色体。制作基因图的目的，就是把性状归结到这七个基本的染色体上，然后精确定位基因在染色体上的具体位置。这些基因被称为结构基因，编码酶，产生表达植物性状的各种生物化合物。染色体定位，就是把与 基因（特质）密切相关的DNA（Deoxyribonucleic Acid脱氧核糖核酸）标示被确定。染色体定位，就是把与 基因（特质）密切相关的DNA标示被确定，并且被用作评估在月季中是否存在这些基因的标示。虽然基因图谱在很多重要的经济作物、动物和人类中正在被构建，但人们还没有构建月季的基因图谱。任何有实际意义的遗传特征都可以被描绘出来，它们可能包括花的这些特征，比如花瓣的颜色，花瓣数量，大小和性状，香味，植物的生长习性和抗病虫害特征。在这次克莱姆森（Clemson ）月季项目中，我们所感兴趣的是两个重要特征，这就是抗黑斑病和花香的基因定位。（斜体部分文字是注解链接——yesleng）染色体（Chromosome ）是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体（染色质）；其本质是脱氧核苷酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。基因（genes遗传因子）是遗传的基本单元，是DNA或RNA分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列。基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。也通过突变改变这自身的缔合特性，储存着生命孕育、生长、凋亡过程的全部信息，通过复制、转录、表达，完成生命繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此，基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。基因有两个特点，一是能忠实地复制自己，以保持生物的基本特征；二是基因能够“突变”，突变绝大多数会导致疾病，另外的一小部分是非致病突变。非致病突变给自然选择带来了原始材料，使生物可以在自然选择中被选择出最适合自然的个体。酶（enzyme）是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化剂，它能够加快生化反应的速度，但是不改变反应的方向和产物。酶只能用于加速各类生化反应的速度，但并不是生化反应本身。酶是一种由氨基酸组成的具有特殊生物活性的物质，它存在于所有活的动植物体内，是维持机体正常功能，消化食物，修复组织等生命活动的一种必需物质。结构基因（structural genes）是一类编码蛋白质（或酶）或RNA的基因，是操纵子的一部分。如何应用基因图谱？寻找基因的确切位置，可以把它与染色体上的其它基因分离开来，一旦控制植物性状的一个基因被固定下来，可以通过基因工程把它转移到缺乏这一性状的其它植物中。这种特质的遗传操作，会随着理想的组合生产出新的植物品种。对于观赏植物来说，遗传操控的一个很好的例子是改变花的颜色。构成花的的最重要的色素是黄酮类化合物，某些特定黄酮类化合物，如花青素（anthocyanins）负责构成许多花中我们所熟悉的红色和蓝色。利用分子学、生物化学和遗传学的方法对花青素已经有了广泛的研究。促成花青素产生的几个酶中基因已经被隔离（Davies and Schwinn, 1997），这些基因已经在一些植物如牵牛花、非洲菊和菊花的颜色基因工程中得到了应用(Meyer et. al, 1987, Elomaa and Holton, 1994, Courtney-Gutterson, 1994)。花青素(Anthocyanidin)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属类黄酮化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物质，水果、蔬菜、花卉等五彩缤纷的颜色分子架构图大部分与之有关。在植物育种中使用标记辅助选择（marker assisted selection）是基因图谱利用的第二种方法。如果你知道一个基因图谱中一个基因的位置，我们有兴趣的侧翼基因DNA标记可以被识别。就像在一条洲际公路上行驶时，里程标志可以指示出你在高速公路上我具体位置一样，DNA标记的存在，可以推断出后代植物的理想基因。在种子发芽后不久，DNA标记就可以被检测出来，只要有几片叶子就可以用于DNA标记分析。这一过程可以让我们早期发现植物中基因存在的可能，即使是在植物成熟后很久这些性状也没有出现。这一点在利用基因控制开花性能上非常有价值，比如说很多年才能开出的花与果子或抗病性等性状的评估可以大大缩短时间。因此DNA标记有利于育种者选择或剔除品种，此外，如果如果有几个有抗病性基因存在，如抗黑斑，DNA分子标记可以吧把这些基因“堆叠（stack）”到一个月季品种中。此外，一旦一个基因被识别时，它的功能和被表达性状的生化步骤可以被研究，并可以了解其遗传控制。 传统的育种主要依赖于植株的表现型选择(Phenotypieal selection)。环境条件、基因间互作、基因型与环境互作等多种因素会影响表型选择效率。例如抗病性的鉴定就受发病的条件、植株生理状况、评价标准等影响；品质、产量等数量性状的选择、鉴定工作更困难。一个优良品种的培育往往需花费7～8年甚至十几年时间。如何提高选择效率，是育种工作的关键。育种家在长期的育种实践中不断探索运用遗传标记来提高育种的选择效率与育种预见性。遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。分子标记是以DNA多态性为基础，因而具有以下优点：①表现稳定，多态性直接以DNA形式表现，无组织器官、发育时期特异性，不受环境条件、基因互作影响；②数量多，理论上遍及整个基因组；③多态性高，自然界存在许多等位变异，无需专门人为创造特殊遗传材料，这为大量重要性状基因紧密连锁的标记筛选创造了条件；④对目标性状表达无不良影响，与不良性状无必然连锁；⑤部分标记遗传方式为共显性，可鉴别纯合体与杂合体；⑥成本不是太高，一般实验室均可进行。对于特定探针或引物可引进或根据发表的特定序列自行合成。如何构建一个图谱？（待整理）月季的抗黑斑性能（待整理）月季的香味（待整理）月季香味研究的问题与展望：（待整理）我们在基因定位研究的现状：（待整理）参考资料：References:Courtney-Gutterson, N., 1994. The biologist’s palette: genetic engineering of anthocyanin biosynthesis and flower color. In: Ellis, B. E., Kuroki, G. W. and Stafford,H. (eds.), Genetic Engineering of plant Secondary Metabolism; Recent advances in Phytochemistry, Vol. 28. Plenum Press, New York, pp 93-124.Davies, K. M. and Schwinn, K. E., 1997. Flower color. In: Geneve, R. L., Preece, J. E. and Merkle, S. A. (eds.) Biotechnology of ornamental plants. pp 259-294.Elomaa P. and Holton, T., 1994. Modification of flower color using genetic engineering. Biotechnology and genetic engineering reviews 12, 63-88.Flament, I., Debonneville, C. and Furrer, A., 1993. Volatile constituents of roses. In: Teranishi, R., Buttery, R. G. and Sugisawa, H. (eds.) Bioactive volatile compounds from plants. American Chemical Society Symposium Series No. 525. pp 269-281.Meyer, P. , Heidmann, I., Forkmann, G. and Saedler, H., 1987. A new petunia flower color generated by transformation of a mutant with a maize gene. Nature 330, 677-678. 沙发坐等！ 太深奥了，没信心看下去啊 深奥，我看看就
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