作物功能基因組學

目錄
總序 i
前言 vii
摘要 ix
第1章農業(yè)發(fā)展對作物功能基因組研究需求分析 1
1.1我國主要作物的生產現(xiàn)狀 2
1.2我國作物生產面臨的主要挑戰(zhàn) 3
1.3功能基因組學是當今生命科學熱點領域 5
1.4我國作物功能基因組研究克隆的重要功能基因 6
1.5作物功能基因組研究是未來農業(yè)發(fā)展的重要技術支撐 9
參考文獻 14
第2章主要作物功能基因組學研究歷史及現(xiàn)狀 20
2.1水稻基因組學研究歷史及現(xiàn)狀 21
2.1.1水稻基因組測序的開啟 21
2.1.2我國水稻功能基因組研究計劃 24
2.1.3我國水稻功能基因組研究主要成績 26
2.1.4水稻功能基因組研究發(fā)展趨勢 32
2.2玉米基因組學研究歷史及現(xiàn)狀 34
2.2.1玉米參考基因組測序基本完成 34
2.2.2玉米基因組重測序與馴化改良 35
2.2.3玉米功能基因組研究主要成績 38
2.2.4玉米基因組研究面臨的挑戰(zhàn)及機遇 43
2.3小麥基因組學研究歷史及現(xiàn)狀 45
2.3.1小麥基因組測序進展 46
2.3.2建立了一系列小麥功能基因組研究平臺 47
2.3.3小麥功能基因組研究取得的重要進展 51
2.3.4小麥基因組研究面臨的挑戰(zhàn)及機遇 56
2.4其他作物功能基因組學研究歷史與現(xiàn)狀 57
2.4.1大豆功能基因組研究 57
2.4.2油菜功能基因組研究 67
2.4.3棉花功能基因組研究 73
2.4.4谷子功能基因組研究 78
2.4.5高粱功能基因組研究 80
2.4.6園藝作物功能基因組研究 84
參考文獻 90
第3章作物功能基因組研究平臺 108
3.1作物基因組測序 109
3.1.1基因組測序技術的發(fā)展歷史 109
3.1.2基因組測序技術的最新進展 110
3.1.3作物基因組的測序策略 111
3.1.4重要作物的參考基因組測序 112
3.1.5作物基因組的序列解讀 113
3.1.6基因組測序與作物遺傳分析 114
3.1.7基因組測序與作物的馴化研究 116
3.1.8基因組測序與作物分子育種 117
3.2作物種質資源基因組平臺 118
3.2.1作物種質資源概況 118
3.2.2人工創(chuàng)制的種質資源 121
3.2.3用于功能基因組研究的其他種質資源 124
3.2.4種質資源基因組多樣性與利用 125
3.3作物表型組分析平臺 129
3.3.1建立植物表型組分析平臺的意義 129
3.3.2國際植物表型組分析平臺研究進展 131
3.3.3我國植物表型組分析平臺研究進展 139
3.3.4植物表型組技術特色和發(fā)展展望 143
3.4基因表達譜分析平臺 144
3.4.1基因表達譜的含義及其研究意義 145
3.4.2基因表達譜構建的研究方法 145
3.4.3主要作物基因表達譜構建研究進展 147
3.4.4基因表達譜研究存在的問題及發(fā)展趨勢 153
3.5作物表觀基因組研究 156
3.5.1作物表觀基因組研究現(xiàn)狀 157
3.5.2作物表觀基因組與生長發(fā)育 160
3.5.3水稻表觀基因組與（非）生物脅迫 162
3.5.4表觀突變對水稻農藝性狀的影響 163
3.5.5水稻表觀基因組與雜種優(yōu)勢 164
3.5.6作物表觀基因組學展望 164
3.6作物高通量組學分析平臺 167
3.6.1基因組學分析平臺 167
3.6.2轉錄組學分析平臺 170
3.6.3代謝組學分析平臺 175
3.6.4蛋白質組學分析平臺 179
3.7生物信息數(shù)據(jù)庫 182
3.7.1生物綜合類數(shù)據(jù)庫簡介 183
3.7.2主要作物生物信息數(shù)據(jù)庫 183
3.7.3基因功能分析相關的主題類數(shù)據(jù)庫 189
3.7.4中國學者在作物數(shù)據(jù)庫建設上的貢獻 192
3.7.5作物數(shù)據(jù)庫存在的問題及發(fā)展趨勢 196
參考文獻 197
第4章作物產量性狀功能基因組研究 219
4.1構成作物產量性狀的主要因素 220
4.1.1不同作物產量性狀的構成因素 220
4.1.2產量性狀構成因素的貢獻分析 220
4.2生殖轉換時間對產量的貢獻 221
4.2.1影響產量的主要開花期基因 221
4.2.2開花期基因影響品種地域分布 222
4.3穗型對作物產量的貢獻 224
4.3.1作物的穗型 224
4.3.2調控穗型發(fā)育的功能基因 227
4.3.3穗型發(fā)育基因在不同作物中的保守性和多樣性 233
4.4粒型基因的克隆及分子機制 233
4.4.1G蛋白信號途徑 233
4.4.2蛋白酶降解途徑 234
4.4.3植物激素信號途徑 235
4.4.4miRNA調控途徑 236
4.4.5細胞周期途徑 237
4.4.6其他途徑 238
4.5作物產量性狀功能基因組研究的關鍵科學問題 239
4.5.1產量性狀的重要功能基因發(fā)掘與分子機制解析 240
4.5.2產量性狀形成的分子調控網絡 240
4.5.3控制產量性狀基因優(yōu)良單元型的發(fā)掘和利用 241
4.5.4抽穗期與產量的調控關系 242
4.5.5同化物運輸?shù)姆肿訖C制 242
4.5.6單株產量和群體產量的關系 243
參考文獻 243
第5章作物品質性狀功能基因組研究 252
5.1作物品質的需求與重要性分析 253
5.1.1不同作物品質需求分析 253
5.1.2基因組研究對品質遺傳改良的貢獻 254
5.2我國稻米品質功能基因組研究進展 257
5.2.1稻米外觀品質的研究 257
5.2.2稻米蒸煮食味品質的研究 261
5.2.3稻米營養(yǎng)品質的研究 263
5.3我國玉米營養(yǎng)品質的功能基因組研究進展 264
5.3.1玉米籽粒蛋白的分子調控網絡解析 264
5.3.2玉米油分功能基因組研究 267
5.3.3玉米微量營養(yǎng)元素等健康品質研究 269
5.4小麥品質功能基因組研究進展 270
5.4.1我國小麥品種品質研究概況 270
5.4.2基因組研究改良小麥品質的研究進展 271
5.4.3小麥品質分子育種進展 271
5.5作物品質性狀功能基因組研究的關鍵科學問題 273
5.5.1影響品質性狀的重要功能基因發(fā)掘與分子機制解析 274
5.5.2品質形成基因的分子調控網絡構建 277
5.5.3控制品質性狀基因的優(yōu)良單倍型的發(fā)掘和利用 277
參考文獻 278
第6章作物抗病性狀功能基因組研究 287
6.1作物抗病機制概況 287
6.1.1作物病害的分類及對作物的危害 287
6.1.2對作物抗病機制的認識 288
6.2水稻抗病性狀功能基因組研究 289
6.2.1水稻抗稻瘟病研究進展 289
6.2.2水稻抗白葉枯病研究進展 291
6.2.3水稻抗病毒病研究進展 293
6.2.4水稻抗其他病害研究進展 294
6.3玉米抗病性狀功能基因組研究 295
6.3.1玉米抗真菌性病害研究進展 296
6.3.2玉米抗病毒性病害研究進展 298
6.4小麥、大麥抗病性狀功能基因組研究 298
6.4.1麥類作物的主要病害 298
6.4.2小麥抗病功能基因組研究進展 299
6.4.3大麥抗病功能基因組研究進展 300
6.5大豆、油菜抗病性狀功能基因組研究 301
6.5.1大豆主要病害及抗病基因克隆 301
6.5.2油菜主要病害及抗病基因克隆 302
6.6其他作物抗病性狀功能基因組研究 303
6.6.1棉花主要病害及抗病基因克隆 303
6.6.2園藝作物主要病害及抗病基因克隆 304
6.7作物抗病性狀功能基因組研究的關鍵科學問題 306
6.7.1抗病機制的認識 306
6.7.2抗病基因的分子調控網絡解析 307
6.7.3抗病基因發(fā)掘和利用 308
參考文獻 308
第7章作物抗蟲性狀功能基因組研究 317
7.1作物抗蟲性狀與資源鑒定 318
7.1.1植物抗蟲性 318
7.1.2作物抗蟲資源的鑒定 319
7.2作物抗蟲性狀遺傳與基因定位 321
7.2.1水稻抗飛虱基因的遺傳分析 321
7.2.2水稻抗螟蟲基因的遺傳分析 323
7.2.3小麥、玉米抗蟲基因的遺傳分析 323
7.2.4大豆抗蟲基因的遺傳分析 324
7.3作物抗蟲基因的克隆與功能分析 325
7.3.1已克隆的抗蟲基因 325
7.3.2作物抗蟲基因的功能 327
7.4作物抗蟲分子機制 328
7.4.1植物對昆蟲取食的信號識別 329
7.4.2植物抗蟲信號的傳遞 331
7.4.3作物抗蟲性物質 335
7.5基于功能基因組學研究成果的作物抗蟲育種 337
7.5.1分子標記輔助抗蟲育種 337
7.5.2抗蟲基因多樣性的利用 338
7.6作物抗蟲性狀功能基因組研究的關鍵科學問題 339
7.6.1作物抗蟲基因發(fā)掘及其起源、演化與分布規(guī)律 340
7.6.2作物與害蟲的互作機制及作物抗蟲性調控 341
7.6.3害蟲的遺傳變異與作物持久抗性 342
參考文獻 343
第8章作物養(yǎng)分利用功能基因組研究 354
8.1作物氮利用功能基因組研究 356
8.1.1作物對氮的需求 356
8.1.2作物氮轉運蛋白功能研究 356
8.1.3作物響應氮信號的調控機制 359
8.2作物磷利用功能基因組研究 360
8.2.1作物對嶙的需求 360
8.2.2作物磷活化、吸收的功能基因組研究 361
8.2.3作物響應磷信號的調控機制 364
8.3作物鉀利用功能基因組研究 368
8.3.1作物對鐘的需求 368
8.3.2作物鉀離子轉運蛋白功能研究 368
8.3.3作物響應鉀信號的調控機制 369
8.4其他必需元素利用的功能基因組研究 370
8.4.1作物對其他必需大量元素利用的分子機制研究 370
8.4.2作物對微量元素利用的分子機制研究 371
8.5作物養(yǎng)分利用功能基因組研究的關鍵科學問題 377
8.5.1作物對養(yǎng)分吸收的分子機制解析 377
8.5.2作物養(yǎng)分信號調控分子網絡解析 379
8.5.3養(yǎng)分高效基因的發(fā)掘與利用 380
8.6小結 381
參考文獻 381
第9章作物抗非生物逆境功能基因組研究 393
9.1作物抗旱功能基因組研究 393
9.1.1基于組學的抗旱功能基因組研究 394
9.1.2抗旱功能基因的鑒定與分子機制解析 395
9.2作物耐鹽功能基因組研究 400
9.2.1利用組學方法研究作物耐鹽性 400
9.2.2作物耐鹽基因的鑒定與功能分析 401
9.3作物耐低溫功能基因組研究 403
9.3.1利用組學方法研究作物耐低溫 403
9.3.2作物耐低溫基因的鑒定與功能分析 405