"Pirinç Genomu" Projesi: Gerçeğe yakın, gerçeğin mikroskobik ve büyük ilerlemesine yakın
[Kod Adı] "Pirinç Genomu" Projesi
[Standart Başlık] "Uluslararası Pirinç Genomu Dizileme" Projesi (IRGSP)
İngilizce adı Pirinç genom projesi
[Başlatıcı] Çin'in Japonya, Çin ve Tayvan'ı Amerika Birleşik Devletleri, Fransa, Güney Kore, Hindistan vb. İle tamamlanmaya katıldı.
[Eylem zamanı] Şubat 1998
[Amaç] Pek çok ülke tarafından tamamlanan pirinç geni araştırmalarıyla ilgili uluslararası bir bilimsel araştırma projesi
arka fon
Pirinç, dünya nüfusunun yarısının yaşam kalitesiyle doğrudan ilgili olan en önemli gıda ürünlerinden biridir. Pirincin kalitesini ve verimini belirleyen, pirinç genleridir. 1993 yılında Gene Center, pirinç genom araştırma hattı olarak Çin'in ana çeşidi Indica Guanglu 4'ü kullandı. 1996 yılında Çin, dünyadaki pirinç (indica) genomunun fiziksel bir haritasının yapımını tamamlama konusunda başı çekti. Daha değerli olan şey ise, Han Binin araştırma ekibinin 4. kromozomu sıralarken, başka bir gösterge pirinci Guangluai alt türünün 4. kromozomunun dizisini de belirlemiş olmasıdır. Bu iki türün sürekli uzunluğu 2,3 milyon DNA bazına sahiptir. Karşılık gelen dizilerin homolog karşılaştırmasına dayanarak, iki ana ekili pirinç (indica ve japonica) arasında gen bileşimi, dizisi ve DNA gen seviyesinde bazı benzerlikler ve farklılıkları ilk kez bildirdik, böylece ekili pirinç arasındaki bazı genetik ilişkileri ve evrimi ortaya çıkardık. ilişki. Bu, Çinli bilim adamlarının pirinç genetik araştırmaları alanındaki eşsiz katkısıdır.
"Nature" dergisini gözden geçirenler, bu verilerin tüm genetik düzeyde gelecekteki karşılaştırmalar için iyi bir örnek teşkil ettiğine inanıyor. Daha sonra Çinli bilim adamları, pirinç genleri üzerine yapılan eşzamanlı uluslararası araştırmanın gösterge pirincine değil, japonica pirincine dayandığını keşfettiler. Bu nedenle, Çinli bilim adamları bir zamanlar uluslararası akademik alışverişlerde dışlanmışlardı. Bazı uluslararası bilim adamları, india pirincinin genomunun japonica pirincinden% 10 daha fazla olacağını tahmin ettiğinden, araştırma maliyeti daha da yüksek olacaktır.
1998'den başlayarak Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, Çin ve Fransa dahil 11 ülke ve bölge tarafından başlatılmış ve katılmış olup, "insan genomu" araştırmalarının ardından bir başka büyük uluslararası ortak genom projesidir. Bu projenin amacı, pirincin 12 kromozomunun genom dizisini belirlemek ve nihayetinde her genin işlevini anlamak, pirinç genetik bilgilerinin gizemini ortaya çıkarmak ve böceklere, hastalıklara ve doğal afetlere karşı direnci geliştirmek için tüm genlerin bir haritasını çıkarmaktır. Yüksek verimli ve yüksek kaliteli pirinç, dünyanın gıda sorunlarının çözülmesine katkıda bulunur.
"Pirinç Genomu" dizileme projesi Japonya tarafından yönetilmektedir. Belirli sayıda pirinç kromozomunun sıralanmasından Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, Çin, Fransa ve diğer ülkeler ve bölgeler sorumludur. Güney Kore, Hindistan, Birleşik Krallık, Tayland ve Brezilya gibi diğer ülkeler bazı sıralama görevlerine katılır. , Sıralama planının tamamı bu yıl Aralık ayında sona eriyor.
Çin ve Japonya, sırasıyla 4 ve 1 numaralı pirinç kromozomlarını sıraladı ve tüm sıralama verileri, çeşitli ülkelerden bilim adamları tarafından ücretsiz kullanım için uluslararası kamu veritabanlarında yayınlandı.
Genom dizileme, DNA'nın büyük ölçekli dizilenmesini içerir. Böl ve yönet dizilemenin temel stratejisi yalnızca benimsenebildiğinden, genomik DNA belirli bir boyuttaki parçalara bölünür ve daha sonra bu parçalar ayrı ayrı dizilir. Genetik harita ve fiziksel harita, tüm genomu dizilemek için bir yol haritası olarak kullanılabilir, bu da küçük DNA parçalarının dizilenmesi ve yapıların inşası için bir temel sağlar. Genetik harita: Mackenzie ve arkadaşları 1988'de ilk pirinç moleküler bağlantı haritasını (135RFLP işaretleyicisini içeren) oluşturmak için IR34583 (Indica) × Bludalam (Java) F2 popülasyonunu kullandığından beri, yüksek yoğunluklu haritalar üretildi.
1991'de Tansley ve diğerleri, ikinci bir RFLP moleküler bağlantı haritası oluşturmak için IRAT177 (Japonica) / Apra (Indica) DH popülasyonunu kullandı; Saito ve diğerleri ayrıca 347 genetik işaretleyici içeren bir moleküler bağlantı haritası oluşturdu.
1994'te Cass ve arkadaşları başka bir 726 RFLP işaretçi moleküler bağlantı haritası oluşturdu. Kurata ve diğerleri, 1384 DNA işaretleyicisini içeren bir moleküler bağlantı haritası oluşturdu. Çinli araştırma ekibi de art arda bazı genetik gruplar oluşturdu.
Son yıllarda, moleküler genetiğin hızla gelişmesiyle birlikte, "Uluslararası Pirinç Genomu" sıralama projesine üye ülkeler, malzeme olarak "Nipponbare", Casaratti, IR64 ve "Azusena" gibi pirinç çeşitlerini kullanarak 10 doymuş pirinç çeşidi inşa ettiler. Genetik harita, yeni genetik kaynaklar oluşturmak için fenotipik belirteçlerle entegre edilmiştir.
Eylem
"Uluslararası Pirinç Genomu" dizileme projesi, 1997'de Singapur'da düzenlenen Bitki Moleküler Biyoloji Konferansı tarafından başlatıldı. Eylül ayında, Singapur'da düzenlenen Bitki Moleküler Konferansı sırasında "Uluslararası Pirinç Genomu Dizileme Konsorsiyumu" kuruldu.
Şubat 1998'de Çin, Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere ve Güney Kore temsilcileri, kaynak paylaşımı gibi organizasyonel gündemleri tasarladı ve "Uluslararası Pirinç Genomu" sıralama planını formüle etti.
Uluslararası "pirinç genomu" dizileme projesi resmi olarak başlatıldı.Japonya, Amerika Birleşik Devletleri, Fransa, Güney Kore ve Hindistan ile birlikte Çin ve Tayvan bu uluslararası örgütün üyesi oldu. Altı kromozomun sıralanmasını üstlenen Japonya dışında her ülke, kendi ekonomik gücüne dayanarak, diğer birçok ülke ve bölge yalnızca bir kromozomun sıralanmasını üstlenir. Çocuklukta Chundao ve arkadaşları, "pirinç genomunun" 1521.6 cM'sini kapsayan 2275 genetik işaret içeren yüksek yoğunluklu bir pirinç genetik bağlantı haritası oluşturdu.
Uluslararası Pirinç Genom Örgütü'nün anlaşmasına göre, üyeleri dizilemeden elde edilen verileri kamu gen bankasına sağlamalı ve aynı zamanda başkalarının verilerini, bu alandaki gelişmiş teknolojileri ve başarıları da paylaşabilirler. Bu, Çin'in pirinç gen dizileme araştırmasının işin% 10'unu adadığı, ancak sonuçların diğer% 90'ını paylaşma niteliğine sahip olduğu anlamına geliyor. Gene Merkezi, halka açık veri tabanlarına 50 milyondan fazla pirinç genomik DNA dizisi verisi sundu.
Japonya, pirinç genetik araştırmaları alanında lider konumdadır ve Çinin kromozom 4 üzerindeki çalışmaları ve Japonyanın kromozom 1 yayınlanmış makaleler üzerindeki çalışmaları aynı zamanda uluslararası işbirliğinin bir sonucudur.
Sıralama sürecinde çok sayıda proba ihtiyaç vardır ve Çin şu an için olgun ürünlere sahip değildir. Japonya 1992'den beri araştırma yapıyor ve prob teknolojisi ve ürünleri oldukça eksiksiz ve olgunlaşmış durumda. Anlaşmaya göre, Ulusal Gen Araştırma Merkezi en iyi probları elde etti ve sekanslamanın doğruluğunu geliştirdi.
2000 yılında ABD, C1emson'da bir koordinasyon toplantısı düzenlendi ve 12 kromozomun sıralanması görevi bölündü.
Sıralama çalışması üç aşamaya ayrılmıştır: sıralama, boşluğu doldurma ve son olarak tamamlama:
Nihai sıralama sonucunun standardı için IRGSP, hata oranının 1 / 10000'den az olmasını şart koşar (doğruluk% 99,99);
İkinci aşama, sıralama çalışmasının darboğazıdır.Sekanslama aşamasının bıraktığı boşlukların doldurulması gerekir.Pirinci özel sekans kompozisyonunun (ikincil yapı ve GC zenginleştirme bölgelerinin oluşturulması kolay) ve tekrarlayan sekansların neden olduğu düşük kaliteli sekanslama sonuçları iyileştirilmelidir;
IRGSP, çeşitli araştırma kurumlarının ve özel şirketlerin ortak çabaları yoluyla, Aralık 2002'de, klonlama ve klonlama (aşamalı klonlama) deneyini kullanarak pirincin 12 kromozomunun temel dizilimini üç yıl önce tamamladığını duyurdu.
Japonya bu konuda öncü bir rol oynuyor ve en uzun kromozomun dizilimini% 99,99 doğrulukla tamamlayan ilk kişi oldu. Daha önce Monsanto, "pirinç genomu" sekansının (inşa edilen fiziksel haritanın 3416 BAC ve 125619 STC sekansları dahil) yapılandırılmış taslağını IRGSP'ye aktarmayı kabul etti. RGP, orijinal fiziksel haritayı genişletti ve fiziksel haritadaki boşlukları oluşturarak "pirinç genomunu" sıralama sürecini büyük ölçüde hızlandırdı.
2001 yılında, "Pirinç Genomu" projesi, 3267 RFLP moleküler markör içeren bir pirinç moleküler bağlantı haritası yayınladı. İkincil trizomi ve son trizomi, klasik genetik harita ve moleküler genetik haritadaki merkez pozisyonunu belirlemek için de kullanıldı, moleküler haritanın yönü düzeltildi ve RFLP işaretçisi belirli bir kromozom koluna yerleştirildi; Wu ve diğerleri pirinç inşa etti. Kromozom 11 ve 12'nin kısa kollarının sonunda tekrarlanan genomik bölgelerin haritası. Tekrarlanan genomik bölgenin boyutu 2.5Mb'dir, bu da pirincin aynı zamanda büyük kromozomal segmentlerin tekrarlayan bölgelerine sahip olduğunu gösterir.
Ek olarak, Çin Bilimler Akademisi Genomik Bilgi Merkezi ve Beijing Huada Gene Araştırma Merkezi dahil olmak üzere 12 birim, Indica pirinç 93-11 genom çalışma çerçeve haritasını ve 1998'den 2001'e kadar düşük kapsamlı Peiai 64S taslağını oluşturmak için tüm genom av tüfeği yöntemini kullandı. , Pirinç 93-11 tüm genom çerçeve haritasını dünyaya yayınlayan ilk kişi.
Daha sonra, Birleşik Devletler'den Syngenta, Nipponbare genom çalışma çerçeve haritasının dizilimini de tamamladı. İki çerçeve diyagramı, Nisan 2002'de Science'ın 296 Sayısının 79-99. Sayfalarında aynı anda yayınlandı ve her ikisi de IRGSP'nin tamamlayıcılarıdır.
12 Aralık 2002'de Çin Bilimler Akademisi, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Ulusal Kalkınma Planlama Komisyonu ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Çin pirinç (indica) genomunun "ince haritasının" tamamlandığını duyurmak için ortak bir basın toplantısı düzenledi. 1. ve 4. kromozomların dizisi ve yapısı, Kasım 2002'de Nature dergisinin 420. sayısının 312-320. Sayfalarında aynı anda yayınlandı.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Clemson Üniversitesi'nden sorumlu olan kromozom 10'un tam uzunluktaki dizisi, Science'ın Eylül 2003 sayısında da yayınlandı. Kalan kromozomların dizileme sonuçları da yayınlanacaktır.
18 Aralık 2002'de Tokyo'da uluslararası "pirinç genomu" dizileme projesinin sona ermesi için anma töreni düzenlendi. Toplantıya 10 ülke ve bölgeden 200'den fazla bilim insanı ve Japonya'nın her kesiminden temsilciler katıldı.
Tören, uluslararası "pirinç genomu" sıralamasının sona erdiğini duyurdu.
[Takip et]
Pirinç genom diziliminin tamamlanması ve Çin'in Pirinç Fonksiyonel Genom Projesi'nin Eylül 2002'de başlatılması, çığır açan bir öneme sahiptir. Bununla birlikte, bu sadece tüm genomik-yapısal genomiklerin ilk adımının ilk tamamlanmasıdır.Tüm pirinç genomunun tamamlanma haritası ve fonksiyonel genomiklerin ikinci adımı daha uzun ve daha pratik bir öneme sahiptir.
1. Tamamlanmış pirinç genom haritası:
Pirinç genom çerçeve haritasının ve tam uzunluktaki sekansın kesin olarak belirlenmesi temelde tamamlanmış olsa da, fragmanlar veya contigs arasında hala bazı boşluklar veya boşluklar vardır.Örneğin, indica ve japonica'nın iki alt türünün genom çalışma çerçeve haritaları, pirincin tüm genomunu kapsar. Kromozomun% 95.29'u ve% 93'ü, temel doğruluk yaklaşık% 99'dur; kromozom 1 ve kromozom 4'ün tam uzunluktaki dizileri arasında sırasıyla 8 ve 7 boşluk vardır.
Sayısız tekrarlayan sekans nedeniyle, kromozom 1 üzerindeki 390 PAC / BAC klonunun 4'ü hala tutarlılıktan yoksundur ve sekanslamanın ilk aşamasına aittir; 16 klon ikinci aşamaya ve 370 klon üçüncü aşamaya aittir. Çerçeve resmin hala daha büyük parçaların okuma sırasını artırması, daha geniş bir aralıklı bitişik (iskele) oluşturması, bu sekans boşluklarını ve fiziksel boşlukları doldurması ve çerçeve resmini iyileştirmek için mevcut fiziksel resmi birleştirmesi gerekir.
Tam uzunluktaki sekans ayrıca, boşlukları doldurmak veya floresan etiket sonlandırma yöntemi, primer yürüme yöntemi ve oligonükleotid PCR reaksiyonu ile montaj hatalarını düzeltmek için kullanılabilir. Son olarak, dünyadaki pirinç ve diğer tahıl mahsullerinin araştırmalarıyla uğraşan tüm biyologlar ve genetikçiler için pirinç genomunun son derece doğru ve iyi açıklanmış eksiksiz bir haritasını sağlayacaktır.
2. Fonksiyonel genomik araştırması:
Nematodlar, Saccharomyces cerevisiae, Arabidopsis, meyve sinekleri ve pirinç gibi çok sayıda mikroorganizma ve model organizmanın tüm genom dizisi dizilenmiştir. Genom dizilimini tamamlamak, genom projesinin yalnızca ilk adımıdır. Daha büyük zorluk, şunları bulmakta yatmaktadır:
Genom dizisinin içerdiği tüm genetik bilgiler nedir;
Genomun bir bütün olarak işlevlerini nasıl yerine getirdiği.
Fonksiyonel genomik olarak da bilinen "post-genom" projesi olarak da bilinir. Pirinçteki toplam gen sayısı 50.000-60.000 civarında olabilir ve şu ana kadar fonksiyonel genlerin yalnızca% 20'si rapor edilmiştir. Klonlanmış genlerin sayısının artmasıyla, gen işlevi üzerine araştırma giderek daha acil hale geliyor. Gen işlevlerini incelemek için gen transdüksiyon teknolojisi, gen nakavt teknolojisi, gen ekleme teknolojisi, mutant kütüphane taraması ve tüm genom ekspresyon analizi gibi bir dizi yöntem ortaya çıkmıştır. Hücre metabolizması, transkripsiyon, sinyal iletimi, taşıma ve bitki savunmasında yer alan çeşitli fonksiyonel genler, farklı ölçeklerde tanımlanabilir. Genetik mühendisliği ve protein mühendisliği işlemleri için yüz binlerce gen ve bunların kodlanmış proteinleri mevcuttur, bu nedenle biyoteknoloji endüstrisinin kapsamını büyük ölçüde genişletmektedir.
3. Proteom araştırması:
Bir proteinin yapısı, işlevinin temelidir ve translasyon sonrası modifikasyon, bir proteinin işlevini düzenlemesinin önemli bir yoludur.Protein ile DNA veya protein arasındaki etkileşim ve bunun düzenlenmesi, sinyal iletiminin ve hücrelerdeki tüm metabolik aktivitelerin temelidir. Proteomiklerin ana teknikleri iki boyutlu poliakrilamid jel elektroforezi, kütle spektrometrisi, protein çipi, maya iki hibrit sistemi ve faj görüntüleme teknolojisini içerir.
Proteomun pirincin farklı doku ve organlarında çalışılmasıyla ilgili bir dizi rapor yayınlandı.Proteinler köklerden, gövdelerden, yapraklardan, tohum filizlerinden, kepekten ve nasırdan ayrıldı.İki boyutlu poliakrilamid jel elektroforezinden sonra toplam 4892 protein tanımlandı Amino terminal sekansının yaklaşık% 3'ünün tespit edildiği protein spotları; 76 proteinin amino terminal ve iç sekansları belirlenmiş kök proteinden 292 nokta tespit edildi.Amino asit serisine göre pirinç cDNA kütüphanesinde analiz edildi. Kaynak araştırması 42 çeşit proteini kodlayan cDNA klonlarını bulur.Kitaplık yeterince büyükse, proteinleri kodlayan tüm cDNA'lar bilgisayar aramasıyla kolayca tanımlanmalıdır.
Çin'in ilk ulusal gen bankası
4. Tahıl ürünleri üzerine karşılaştırmalı genomik araştırmalar:
Tahıllar arasındaki kapsamlı eşdoğrusallık, karşılık gelen genetik harita ve fiziksel harita ile birlikte, aday genleri hassas bir şekilde konumlandırmak ve tanımlamak için bir mahsulün doğrusallık bölgesinin işaretleyicisini ilgili bir ürün olarak kullanabilir. Küçük pirinç genomu, yüksek verimli direkt genlerin, düzenleyici bölgelerin, gen işlevlerinin tanımlanması ve diğer tahıl genomlarının sıralanmasının kolaylaştırılması dahil olmak üzere diğer tahıl genomlarının araştırılması için temel oluşturur ve genellikle bir model ürün olarak kullanılır. Gaofu ve arkadaşları, hemen hemen her tahıl proteininin pirinçle ilişkili bir gene sahip olduğunu ve tahıl genlerinin% 80-90'ının pirinçle homolojiye sahip olduğunu bildirdi. Tahıl ürünlerindeki çoğu gen korunur ve bunların fenotipik farklılıkları, birkaç farklı gen veya benzer genlerdeki fonksiyonel farklılıklardan kaynaklanır.
Genom hizalamalarının karşılaştırılması, pirinçle ilgili genlerin diğer tahıllarda bulunan özelliklerle tanımlanmasına yardımcı olur. Yaklaşık 2000 tahıl QTL'si haritalandı ve genom haritası üzerinde hizalandı. Örneğin, birçok mısır QTL'si pirinçteki 1. kromozomun tepesiyle ilişkilidir. Mısır kromozomları 1, 2 ve 7 bu bölgelerle aynı hizadadır. Örneğin, mısırın 1. kromozomu üzerindeki verimi etkileyen bir QTL, 220 kestirilmiş gen ve 120'den fazla pirinç SSR'si içeren pirincin kromozomu 3 ile bir eşdoğrusal bölgeye sahiptir.
Bu genler kullanılarak, mısırın yaklaşık 100 eşlenmemiş cDNA'sı homoloji yoluyla tanımlandı ve bu nedenle bunlar, verimi etkileyen aday genlerdir. Pirinç genomunda, pirincin fiziksel haritası ve genetik haritasında listelenen biyosentetik enzimler, sinyal iletim proteinleri, gelişim düzenleyicileri ve özel taşıyıcılar tanımlanmış ve ayrıca heterolog tahıl haritasına da bağlanmıştır. Tüm tahıl nomogramının çizilmesi, bulunan tahıl QTL'lerinin çoğunu ve ilgili özelliklerin seçimi için aday genleri elde edebilir. Pirinç genomunun başarılı bir şekilde dizilenmesi, tahıl mahsulü genomlarının incelenmesi için bir temel sağlar.
5. Biyoinformatik:
Biyoinformatiğin ana araştırma içeriği biyolojik veri tabanı ve biyolojik bilgi analizidir.Çeşitli model organizma genom projelerinin uygulanmasıyla biyolojik veri tabanlarının sayısı artmaya devam ediyor, veri tabanı yapısı daha karmaşık hale geliyor, çok sayıda yeni analiz yöntemi önerilmiş ve iyileştirilmiş ve çok sayıda önemli gen Bulunan; genom seviyesinden çok sayıda analiz ve karşılaştırma sonucu yayınlanmıştır ve bu sonuçlar, insanlığın mevcut bazı kavramlarını giderek daha fazla değiştirmektedir. Biyolojik bilgi kaynaklarının paylaşımını gerçekleştirmek için çeşitli veri tabanlarındaki biyolojik olarak bağlantılı içerik birbirine bağlanabilir. DNA veritabanı, bilinen ve bilinmeyen işlevlere sahip çok sayıda DNA serisi içeren, kamuya açık biyolojik veritabanlarındaki en büyük veritabanı türüdür.
Çin "Pirinç Fonksiyonel Genomu" projesi aynı zamanda yurtiçinde ve yurtdışında ilgili pirinç ekleme mutantlarını, TAC terminal dizilerini ve EST dizilerini içeren ve yeni genlerin işlevleri hakkında daha fazla araştırma için daha değerli bilgiler sağlayabilen kapsamlı bir pirinç geni bilgi veritabanı oluşturmuştur. bilgi. Biyoinformatik, genom ve proteom araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.Bununla birlikte, çoğu gen ve proteinin işlevlerinin aydınlatılmasıyla, hücre ve vücut içindeki biyokimyasal metabolizmayı bilgisayarda simüle etmek için yeni bir gelişme beklentisi ortaya çıkacaktır. Biyolojinin yeni bir teorik biyoloji çağına gerçekten girmesini sağlayacak evrim sürecini işleyin ve hatta simüle edin.
6. Pirinç ıslahında genomik araştırma sonuçlarının uygulama araştırması:
Geleneksel pirinç ıslahının başarısı temel olarak bir dizi mükemmel genin (cüce genler, hastalık direnci ve sitoplazmik erkek kısırlık genleri gibi) keşfine ve kullanımına bağlıdır Fonksiyonel genomda keşfedilen yeni genler, yeni pirinç çeşitlerinin ıslahını da büyük ölçüde destekleyecektir. Pirinç genom dizisinin ve polimorfizm tanımlamasının karşılaştırmalı analizi sayesinde, çeşitler arasında dizi farklılıkları bulundu ve bu farklılıklar fenotipik farklılıklarla tutarlıdır. Önemli olarak, bu farklılıkları kullanmak, moleküler belirteç destekli yetiştirme için benzeri görülmemiş bir fırsat sağlayacaktır.
Yaklaşık 50.000-60.000 pirinç geninin işlevsel açıklaması tamamlandıktan sonra, bitki krallığı için evrensel bir öneme sahip olacaktır. Genetik mühendisliği, mahsullerin belirli özelliklerini iyileştirmek için pirinç çeşitlerine tekli veya çoklu hedef genleri sokmak için kullanılmıştır. Bilim adamları, ekranda herhangi bir gelişim aşamasında pirinç hücrelerine dokundukları sürece "Moleküler Tasarım Yetiştirme" yi kullanabilir, ifade edilen tüm proteinleri ve etkileşimlerini görebilir ve bilgisayarda "pirincin yaşam döngüsü boyunca tüm aktiviteleri koruyarak" formüle edebilirler. En iyi gen gerekli "araştırma programı.
"Science" dergisi, Çinli bilim adamlarının Çin ve Asya-Pasifik bölgesindeki diğer ülkelerde önemli bir çeşit olan Indica pirincinin alt türlerinin genom dizisini belirlemek için "tüm genom av tüfeği sıralama yöntemini" kullandıklarını söyledi.
Uzmanlara göre, Çin'in "pirinç işleme çerçeve dizisi haritası", insanlar ve Arabidopsis'in halihazırda belirlenmiş genom dizileriyle karşılaştırıldığında 8 ana bulguyu içeriyor:
1. Pirinç genomundaki toplam gen sayısının 46022 ile 55615 arasında olduğu tahmin edilmektedir, bu da insan genomundaki toplam gen sayısının neredeyse iki katıdır;
2. Pirinç genleri, esas olarak gen ikiye katlama yoluyla "gen ailesinin" üyelerinin sayısını arttırır, ancak her "üye" nispeten tek bir işleve sahiptir;
3. Genlerin başı ve kuyruğu çok farklıdır Çoğu pirinç geninin başı ve kuyruğu farklıdır, bu da gen keşfinin zorluğunu artırır;
4. Pirinç, Arabidopsis ve insan genomları, proteinleri kodlamayan birçok "hurda" diziye sahiptir. Pirinçteki bu "hurda" sekansların çoğu genlerin dışında, insanlarda ise genlerin içindedir. Bu nedenle, pirinç genlerinin ortalama uzunluğu yalnızca 4.500 baz iken, insan genlerinin ortalama uzunluğu 72.000 bazdır;
5. Arabidopsis 25.000 gen buldu ve genlerin yaklaşık% 80'i pirincin genomunda bulunabilir. Bununla birlikte, pirinç genomundaki genlerin yarısından azı Arabidopsis genomunda bulunur;
6. Indica pirincinin ve japonica pirincinin genomları 1/6 farklıdır;
7. Pirinç dizileri arasındaki fark yaklaşık% 1 iken insan dizileri arasındaki fark yaklaşık 1 'dur;
8. Indica pirincinin ve hibrit pirinç ana ebeveynlerinin sekansları, hibrit pirincin mekanizmasına yeni içgörüler sağlar: "melezlik" muhtemelen genom boyutu ve gen ekspresyonu ile ilgili olacaktır.
Herhangi bir organizmanın tüm genom dizisi, bu organizmanın kökeni, evrimi, gelişimi ve fizyolojisi hakkında önemli bilgiler içerir.
İlişki
"Pirinç Genomu" projesi, uluslararası işbirliğine dayalı bir bilimsel araştırma eylem planıdır. Özellikle biyolojik genleri içeren bu tür pek çok eylem planı var ve uluslararası işbirliği ve insanlar, şempanzeler, hamsterler, sivrisinekler, mısır, domates vb. Dahil olmak üzere çeşitli ülkeler de dahil olmak üzere birçok başka eylem planı var.
"Pirinç Genomu" projesinin kendisi de, temelde kendi ülkelerinin pirinç çeşitlerine ve dahil olmayı umdukları türlere dayanan daha fazla araştırma planına sahiptir. Bunları burada ayrıntılı olarak listelemeyeceğim, ancak "tarihsel nabız" gelecekte kademeli olarak yayınlanacaktır, bu nedenle lütfen bu başlığa zamanında dikkat edin.
Etkiler
Pirinç, dünya nüfusunun yarısından fazlasının hayatta kalmak için bağımlı olduğu bir gıda mahsulüdür ve insan yaşamı ve gıda güvenliği için hayati öneme sahiptir. Araştırmalar, pirincin yüksek verimli, yüksek kaliteli, lezzetli aroması ve büyüme dönemi, hastalık ve böcek direnci, kuraklık ve sel toleransı ve barınma direnci gibi tüm özelliklerle ilgili genetik bilgileri kaydeden 12 kromozoma sahip olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, "pirinç genomu" dizisini analiz etmek, pirinç kalitesini iyileştirmek ve pirinç verimini artırmak için ön koşul ve temeldir.
"Uluslararası Pirinç Genomu" projesi, pirinç genetiğinin "kod kitabını" deşifre etti. Dizileme ile elde edilen kesin diziye dayanarak, bilim adamları pirinçteki verimi, tadı, aromayı, hastalıklara ve böcek zararlılarına direnci ve diğer önemli tarımsal özellikleri etkileyen genleri belirleyebilir ve bunları iyileştirmek için önlemler alabilir. Pirinç verimi ve kalitesi. Bunlar pirinç yetiştiriciliğine devrim niteliğinde bir etki getirecek.
"Uluslararası Pirinç Genomu" projesinin tamamlanması, tarımsal üretimde "İnsan Genomu" projesinin insan sağlığı açısından önemi ile karşılaştırılabilir bir öneme sahiptir. Pirinç geni kromozomu 4'ün dizi analizi sonuçlarının elde edilmesi, buğday ve mısır gibi diğer graminli mahsullerin genomlarının anlaşılmasına yardımcı olacak ve yüksek verimli, yüksek kaliteli, hastalık ve böcek direnci ve stres direncine sahip yeni pirinç çeşitlerinin yetiştirilmesi için iyi bir temel oluşturacaktır.
Genetik araştırmanın pirinç araştırması üzerindeki etkisi çok yönlüdür. Örneğin, geçmişte insanlar pirinç tohumu seçimi için yalnızca görsel incelemeye güvenebiliyordu, ancak genetik araştırma yoluyla insanlar pirinç çeşitlerini iyileştirmek için genetik yaklaşımları kullanabiliyor ve pirinç tohumu seçimi için zaman büyük ölçüde kısaltılabiliyor.
Pirinç genlerinin sayısı bir kez daha gösteriyor ki, yaşamın karmaşıklığı insanlığın herhangi bir ön tasarımı ve hayal gücünün çok ötesinde ve herhangi bir bilimsel ilerleme, insanlığı gerçeğe ve şeylerin hakikatine yaklaştıracak. Tıpkı insan genlerinin sayısındaki iniş çıkışlar gibi: İlk başta insanlar yaklaşık 30.000 ila 100.000 arasında olduğunu düşünüyorlardı. 2000 yılında "İnsan Genomu" çalışma çerçeve haritası çizilip "yorumlanana kadar" insanlar insan geninin sadece 3 olduğunu keşfetti. İlk tahminin çok altında, on binden 40.000'e.
yorum Yap
"Pirinç Genomu" projesi, pirinç genom dizilimi ve pirinç genomu bilgisini içerir, "İnsan Genomu" projesinden sonra bir başka büyük uluslararası ortak genom araştırma projesidir ve aynı zamanda şimdiye kadar belirlenmiş en büyük bitki genomudur. Başarılı sıralama, insan genom dizilemesinin tamamlanmasının ardından bir başka büyük başarıdır. Bu çerçeve haritası temelde tüm pirinç genomunu ve pirinç genlerinin% 92'sinden fazlasını kapsamaktadır.İlk kez, insanlar pirinçle ilgili genom düzeyinde tam bir anlayışa sahipler.
Tahıl mahsulü genomlarının araştırılmasında bir kilometre taşı olacağı kesindir.
Alakalı bilgiler
Genom, biyolojik evrim, kalıtım ve yaşamın gizemini içerir, bir hücrenin genetik materyalinin toplamıdır ve boyutu genellikle tüm DNA baz çiftlerinin toplam sayısı ile ifade edilir.
Pirinç genomu 12 kromozoma sahiptir, ilk kromozom en uzun ve 10. kromozom en kısadır. Nükleer genom dizisinin toplam uzunluğu, Arabidopsis genomunun 3,7 katı veya insan genomunun 1 / 6,7'si olan yaklaşık 430 Mb'dir. Tahmin edilen genlerin toplam sayısı 32.000-56.000'dir. İnsan genlerinin toplam sayısından fazla olabilir.
Indica pirinci, Asya'da ve dünyanın diğer bölgelerinde yaygın olarak yetiştirilen pirincin ana alt türüdür ve aynı zamanda Çin'deki melez pirincin temel genetik geçmişlerinden biridir ve Çin halkının gıda sorununun çözümüne büyük katkılarda bulunmuştur.
Indica rice 93-11 genom çerçeve haritası, toplam 4,62 milyon başarılı yanıt tamamlandı, 127550 contig elde edildi, kapsama derinliği 4,2 ×, öngörülen genom uzunluğu 466 Mb ve ölçülen tam uzunlukta yedeksiz sekans 409,76 Mb idi ve yaklaşık olarak pirinci kapladı Tüm genomun% 95.29'u, temel doğruluk% 99'dan büyüktür;
Genin boyutunun 4500bp olduğu tahmin edilmektedir, gen sayısının 46-56 bin olduğu tahmin edilmektedir, kopyalanan genler toplam gen sayısının% 74'ünü oluşturmaktadır, translokasyon faktörü tüm genomun% 24,9'unu oluşturmaktadır ve basit tekrarlayan dizilerin sayısı tüm genomun% 2,1'idir;
Gen içindeki GC içeriğinin gradyanı açıktır;
Daha az ekson varyasyonu, büyük intron varyasyonu;
Pirinç ile mısır, buğday ve arpa arasında kapsamlı bir eşdoğrusallık vardır, ancak pirinç ve Arabidopsis arasındaki eşdoğrusallık sınırlıdır.
Bu diziler ayrıca Japonya, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kamuya açık DNA veritabanlarında saklanır Proje kaydının kodu AAAA00000000 ve sürüm numarası AAAA01000000'dür.
Japonica pirinci, ılıman bölgelerde ekime uygun, yetiştirilmiş bir başka pirinç alttürüdür, india ve japonica'nın iki alt türü, evrim sırasında yaklaşık 2-3 milyon yıl önce ayrılmış ve iki farklı genomun oranı% 22'nin üzerine çıkmıştır.
Nipponbare genom çerçeve haritası, 5.5 milyon başarılı yanıt tamamladı ve kapsama derinliği 6 × 'den daha büyük 42109 contig elde etti;
Kapsama oranı% 93'tür;
Yedeksiz sıra 389809244bp'dir, temel doğruluk% 99.99'dan büyüktür ve GC içeriği% 44'tür;
Tahmin edilen gen sayısı 32.000 ile 50.000 arasındadır ve kopyalanan genler toplam gen sayısının% 77'sini oluşturur;
4220 translokasyon faktörü ve 46666 basit tekrar dizisi vardır;
Arabidopsis thaliana'nın fonksiyon sınıflandırmasına referansla, gen fonksiyon sınıflandırması hastalık direnci, çiçeklenme zamanı ve çiçek gelişim özellikleri, metabolizma, fosfor taşıyıcıları ve transkripsiyon faktörleri yönlerinden yapılmıştır.
Bu japonica pirinç genom çerçeve haritası kümesi Syd olarak kısaltılmıştır. Kromozom 1'in tahmini uzunluğu 51.4Mb'dir ve bu, Şekil 1'deki pirinç genlerinin fonksiyonel sınıflandırmasındaki toplam baz sayısının yaklaşık 1 / 10'unu oluşturur. Bunlar arasında, kısa kol dizisi 493729bp uzunluğundadır, yaklaşık 6756 gen, genlerin yaklaşık% 30'u (2073 geni) fonksiyona göre sınıflandırılmıştır. Ortalama gen boyutu 6.4 kb'dir. İlk kromozom, özellikle kodlama bölgesinde, birkaç dağınık veya ardışık tekrar gen kümesine sahip G + C içeriği bakımından zengin bir kromozomdur. Kromozom 4'ün tahmini uzunluğu 36.8Mb'dir. Yaklaşık 34.6Mb dizileme çalışması% 99.99 doğrulukla tamamlanmıştır. Santromer, dizilenen bitkiler arasında en uzun olanıdır ve 1.16 Mb'a ulaşır.
Toplam 4658 gen ve 70 tRNA kodlayan gen tahmin edildi, bunlardan 1681 gen EST ile eşleşti. Gen fonksiyonlarının% 35'i sınıflandırılmıştır. GC içeriği% 44.16'ya ulaşır. Transpozon, açıkça ökromatin alanına eğilimlidir. Pirinç kromozomu 4 dizisi, Arabidopsis genomu ile eşdoğrusallık gibi hemen hemen hiçbir özelliğe sahip değildir. Kromozom 10'un tahmin edilen uzunluğu 23.7Mb'dir. Yaklaşık 22422563bp dizileme çalışması% 99,99 doğrulukla tamamlanmıştır ve kısa kol ve uzun kol sırasıyla 7.6Mb ve 14.8Mb'dir. Toplam 3471 gen ve 67 tRNA kodlama geni tahmin edildi, bunların% 8.3'ü EST ile eşleşti. % 51.4 genlerin işlevi sınıflandırılmıştır. GC içeriği% 43,5'e ulaşır. Bu diziler, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki halka açık DNA veritabanında saklanır ve kayıt kodu AE016959'dur.
Kod Açıklama
Barış zamanında bilimsel ve teknolojik bir işbirliği projesi olarak, proje kodu elbette ne kadar özlü ve popülerse o kadar iyidir. Bu nedenle son derece basitleştirilmiş bir isim olarak "pirinç genomu" adını hak ediyor.
Bu makalenin bir anlamı olduğunu düşünüyorsanız, lütfen değerli küçük parmaklarınızı çalıştırın veya dikkat edin, yorum yapın, birbirinizi toplayın veya ileriye doğru, bu size çeşitli eylem planlarının tükenmez güçlü bir gücünü sağlamak için sağlam bir "tarihsel nabız" olacaktır. Teşekkür ederim!
