林木基因组学研究进展

植物生理与分子生物学学报, Journal of Plant Physiology and Molecular Biology 2006, 32 (2): 133-142133

林木基因组学研究进展

甘四明1*，苏晓华2

(1中国林业科学研究院热带林业研究所，广州510520；2中国林业科学研究院林业研究所，北京100091)

摘要：林木基因组学研究进展迅速。结构基因组学方面，已构建了近40个主要造林树种的遗传连锁图谱，在不同树种中定位了30余个重要的数量性状位点，在部分树种中开展了基因组比较和综合图谱构建研究，杨树的全基因组测序已经完成，桉树的全基因组测序正在进行。功能基因组学方面，已分析了主要造林树种多种组织的转录组EST序列，对林木次生生长与木材形成、开花和抗寒性的形成等过程开展了功能基因组学研究。另外，探讨了林木基因组学研究的发展趋势，以期为我国林木基因组学研究提供有益的参考。

关键词：林木；结构基因组学；功能基因组学中图分类号：Q74

基因组(genome)是一个物种单倍体细胞内所有基因和基因之间序列的总称。基因组学(genomics)是对基因和遗传信息在基因组上如何组织以及如何决定基因功能的研究，可分为结构基因组学(structuralgenomics)和功能基因组学(functional genomics)(Chawla 2002)。上世纪80年代末、90年代初，世界范围内启动了人类基因组计划，其后微生物、动物和植物的基因组学研究蓬勃兴起。

林木占陆地生态系统生物量的90%以上，林业和木材加工业对全球经济的贡献重大，因此林木基因组学研究受到了相当的重视。1993年开始，全球(The ForestTree Workshop); 2002年开始，该会议成为国际林联(International Union of Forestry Research Organizations,IUFRO)“林木基因组工作组”的年会(http://doc.guandang.net/science/pisions/pision-2/)；另外，国际林联每年两次的林木生物技术研讨会中，基因组学研究是重要内容(http://www.iufro.up.ac.za/)。林木基因组学研究从上世纪90年代早期开始，发展迅速，目前已取得了显著的成绩。本文概述了林木基因组学研究的进展，探讨了该领域的发展趋势，以期为我国林木基因组学研究提供有益的参考。

1　林木结构基因组学

结构基因组学指基因组作图和测序以及对已测序基因组上基因序列结构的研究(Chawla 2002)。林木结构基因组学在遗传图谱构建、数量性状位点(quantitative trait locus, QTL)定位、比较基因组作图和基因组测序等方面都取得了巨大进展。1.1　林木遗传图谱构建

到目前为止，已构建了近40种重要造林树种的遗传图谱。早期构建的林木遗传图谱的密度不高，标记类型不多，主要是操作上较简便的RAPD(random amplified polymorphic DNA)标记和/或早期常用的RFLP(restrictive fragment length polymorphism)标记。近年来，随着林木SSR(simple sequence repeats,也称微卫星)标记的开发、EST(expressed sequencetag)数据的快速积累和一些功能基因的克隆，SSR、EST和候选基因(candidate gene, CG)越来越多地作为分子标记用于林木遗传图谱的构建。表1列出了2000年以来发表的主要林木遗传连锁图谱。

林木遗传图谱构建中有几个问题值得注意：一是标记的偏分离(distortion)，这几乎在所有的报告中都存在，有时甚至比例非常高(Gan等2003; Tani等2003; Yin等2004)，其原因可能有多方面(Tani等2003)；二是利用不同的连锁分析软件可能获得不同的图谱长度，如利用JoinMap构建的图谱一般比用MAPMAKER构建的短；三是利用不同作图群体构建的同一树种的图谱长度有差别，即使在同一作图群体中作为母本与父本亦有差别，这与父母本中的重组率不同有关，一般父本中重组率较高(Komulainen等2003; Shepherd等2003)

，但也有母

2005-10-13收到，2006-01-17接受。

国家自然科学基金(No. 30371173)和教育部留学回国人员科研启动基金资助。

*通讯作者(E-mail: smggan@http://doc.guandang.net; Tel: 020-87032402)。

“植物和动物基因组年会”设立林木组

134 植物生理与分子生物学学报 32卷

表1　2000年以来发表的主要林木遗传连锁图谱

Table 1　Genetic linkage maps of forest trees reported since 2000Species

Acacia mangium Willd

Cryptomeria japonica D. Don.

Marker type

RFLP, SSR

CAPS, RFLP, SSR, SNP, RAPD, isozymeAFLP, CAPSRAPDAFLP

RFLP, EST, SSR, CGSSRRAPDRAPDSSR

RAPD, AFLP, SSRRAPD, AFLP, ISSRRAPD, AFLP, ISSRAFLP, SSR, EST, rDNARAPD, SCAR, ESTAFLP, SSRRAPD

AFLP, SSR

AFLP, RAPD, proteinAFLP, SSR, ESTAFLP

AFLP, EST, SSR, CGAFLP, EST, SSREST

AFLP, RAPDRAPDRAPDAFLPAFLP

AFLP, SSR

AFLP, RAPD, ISSRAFLP, SSRRAPD

AFLP, RAPD, ISSRAFLP, SSRAFLP

AFLP, SSRAFLP, SSRSSRAFLP, RFLPAFLP, SSRAFLP, RFLP

Map length(cM)966

1165.0-1650.91266.1/1992.3595.2/315.32282.6/2565.81375NA1035.71504.6NA844/971253729972035.2

2059.4/2007.71658228711701873

1736/19421695.5/1718.5929/1452NANA2085.5553230019562927

2178/1626380130421914.234522356268319202313.9NA1844

1256.5/911.22404

Coverage(%)85-9076.1-83.550/80NA~100NANA68.794.9NA78/8279.680.8NA87/7388958293.4NA>9866/85NANA

77.1-78.4NA8777NA

86.4/68.5NA

96.7-98.473.6NA60.98773.499.9NA70-80NA70-80

Reference

Butcher and Moran 2000Tani et al. 2003Nikaido et al. 2000He et al. 2000Tong and Shi 2004Thamarus et al. 2002Brondani et al. 2002Gan et al. 2003Gan et al. 2003

Brondani et al. 2002Scalfi et al. 2004Arcade et al. 2000Arcade et al. 2000Acheré et al. 2004Gosselin et al. 2002Shepherd et al. 2003Li and Yeh 2001Shepherd et al. 2003Costa et al. 2000Ritter et al. 2002Yin et al. 2003

Komulainen et al. 2003Komulainen et al. 2003Temesgen et al. 2001Hayashi et al. 2001Yin et al. 2001Yin et al. 2001Zhang et al. 2004Wu et al. 2000bCervera et al. 2001Yin et al. 2002Huang et al. 2004Zhang et al. 2000Yin et al. 2002Cervera et al. 2001Zhang et al. 2004Cervera et al. 2001Yin et al. 2004Slavov et al. 2004Tsarouhas et al. 2002Hanley et al. 2002Tsarouhas et al. 2002

Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.

Eucalyptus globulus Labill.

Eucalyptus grandis Hill ex Maid.Eucalyptus tereticornis SmithEucalyptus urophylla S. T. BlakeFagus sylvatica http://doc.guandang.netrix decidua Mill.

Larix kaempferi (Lamb.) Carr.Picea abies (L.) Karst.

Picea glauca (Moench) VossPinus caribaea Morelet

Pinus contorta Dougl. ex Loud.Pinus elliottii Engelm.Pinus pinaster Ait.Pinus sylvestris L.Pinus taeda L.

Pinus thunbergii Parl.

Populus adenopoda MaximPopulus alba L.

Populus bolleana Lauche

Populus deltoides Bartr.ex Marsh.

Populus deltoides×

Populus cathayana Rehd.Populus deltoides×

Populus euroamericana

Populus euroamericana (Dode) …… 此处隐藏：28871字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……