研究与评论:植物学杂志雷竞技苹果下载
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ISSN: 2320 - 0189
+ 1-845-458-68821部门遗传学突尼斯延杜巴大学生物技术高等研究所Béja
2突尼斯埃尔马纳尔突尼斯大学突尼斯科学系UR11ES10研究组高级研究员
收到日期:2015年7月1日接受日期:2015年7月20日发表日期:7月22日
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范式转换是科学革命的核心。它们改变了我们看待世界的方式，科学家认为值得问的问题，以及做科学的方式。经常有关于理论的全球变化的范式转换的讨论，例如日心说世界观取代了地心说(哥白尼理论)，板块构造的发现，特定的遗传理论(孟德尔理论)，或者DNA是遗传的物理载体的发现。此外，范式转移被用来指在更窄的范围内发生的剧烈变化，并在相关学科的概念系统中引发一些骨干修改。最近的生物学正在经历一个关键的十字路口，从还原论的概念和方法，到后基因组，整体的，基于系统的生命过程的综合和交流网络的分析。作为生物学的一个基本部分，植物科学已经见证了许多范式的转变，这些转变自21世纪初以来已经变得非常明显，我将在这里讨论。
范式转换是科学革命的核心。它们改变了我们看待世界的方式，科学家认为值得问的问题，以及做科学的方式。经常有关于理论的全球变化的范式转换的讨论，例如日心说世界观取代了地心说(哥白尼理论)，板块构造的发现，特定的遗传理论(孟德尔理论)，或者DNA是遗传的物理载体的发现。此外，范式转移被用来指在更窄的范围内发生的剧烈变化，并在相关学科的概念系统中引发一些骨干修改。
最近的生物学正经历着从还原论的概念和方法到后还原论的关键十字路口基因组生命过程的综合和交流网络的整体的，基于系统的分析。作为生物学的一个基本部分，植物科学已经见证了许多范式的转变，这些转变自21世纪初以来已经变得非常明显，我将在这里讨论。
越来越多的生物学研究集中在模式植物和非模式植物的基因组和转录组序列的计算分析上。计算方法已经发展，以检查基因发现，基因表达，转录组组装，和保守元素鉴定，通过计算机程序。
基因型和表现型这两个术语是由丹麦植物生理学家和遗传学家威廉·约翰森于1909年提出的。个体的基因型表示其部分或全部遗传物质的构成，而其表型可能包括任何特征或性状。
就像基因组和蛋白质组代表有机体的全部一样基因而蛋白质，现象是由细胞、组织、器官、生物或物种所表达的所有表型的集合。
整个基因组现在以稳定下降的成本和不断提高的速度快速测序。下一代测序方法提供了获得完整的基因型和表观基因型的机会，不仅是一个属或种的单个个体，甚至是一个种群或系统发育组，以揭示准时，有时罕见的基因组差异。高密度单核苷酸多态性(SNP)基因分型，最初是在人类HapMap项目中首创的，已经可以应用于任何生物，现在被常规应用于植物分子设计标记与数量性状位点(qtl)或基因相关，并用于研究几种植物物种的多样性和进化动态[1］．SNP数据库可用于大量的植物。
表型组学，即对表型组的研究，是一个迅速兴起的科学领域，它试图以严格和正式的方式描述表型，并将这些特征与相关的基因变异(等位基因)联系起来。可以研究的表型参数包括形态测量(如树高或小麦产量)、代谢测量(如养分吸收)和分子测量(如转录谱)。由于表型组学是一门大规模表型数据收集和分析的科学，随着高通量技术的不断发展，表型组学的研究结果也越来越强大。因此，植物基因组科学正在超越参考和模型植物的时代，深入研究任何具有科学和社会感兴趣的特征的植物。
植物育种的任务是开发高产品种，提高作物产量，以满足人类人口的需要。基因组选择是数量性状标记辅助选择的升级形式，它与传统的标记辅助选择不同之处在于利用全基因组中的标记来预测遗传价值。对于多基因控制的性状，基因组选择有望比传统的标记辅助选择更有效。基因组选择还可以节省成本，因为在测量表型之前进行了早期选择。当应用于混合动力在育种中，基因组选择更为有效，因为杂交后代的基因型(杂交性能)是由近交亲本决定的[2］．
基因组比我们预期的要复杂和动态得多。植物基因组通常有很高比例的非编码DNA序列．如今，非编码序列不再被认为是“垃圾DNA”，而是被认为是整合编码DNA的多任务网络的一部分。3.］．植物基因组通常暴露在多种生物和非生物胁迫的选择压力下，基因突变可能发生。“什么是基因”的定义还远远没有被生物学家所包围，因此，我们正在学习谨慎地处理任何特定基因的表达不足、敲除或过度表达的概念[4，5］．越来越清楚的是，当单个基因发生突变时，动态基因组可以通过非编码DNA的大量重新洗牌，甚至通过染色质结构和基因组结构的微妙重新排列，积极地恢复失去的平衡。
植物基因组充满了转座元件(TEs)，其中一部分包含蛋白质编码序列的元件经常(错误地)被注释为基因。在大米例如，据估计，在55,000多个注释基因中，只有40,000个是真正的基因，其他10,000到15,000个是te [6，7］．TEs包括各种通过复制粘贴(I类)和剪切粘贴(II类)机制移动的家族。复制粘贴TEs可以显著增加植物基因组的大小。
转座子生物学是一个有趣的研究领域，它依赖于相对完整的基因组，以便在序列contigs中捕获te，并可以准确地注释。目前已有传统的TEs分类方案，但非ltr TEs的注释由于缺乏结构线索而变得复杂，这使得它们的预测和分类复杂化。另一个并发症是，在短读DNA测序技术产生的基因组中，由于te的重复性，它们经常在组装中被遗漏。在55个完全测序的植物基因组中，重复DNA的比例从3%到85%不等，中位数为43%，而te，特别是剪切粘贴te (ltr)，代表了大部分重复DNA。捕获和注释这些基因组成分非常重要，因为越来越清楚的是，TEs可以被驯化以在基因调控中发挥作用，并作为基因组的结构成分[8］．
尽管RNA最初被认为是信息从DNA到蛋白质流动的被动中间体，但RNA的调节能力现在已经得到了很好的证实。在过去的几年里，人们发现了一个小的非编码rna的世界，它不仅在转录后和转录水平上调节基因表达，而且还影响染色质的组织和修饰。
更复杂的注释是，有许多表达的非编码rna在功能上很重要，但在传统意义上不被认为是基因[9］．小RNA前体通常不包含在基因组注释中，但对植物发育和TEs的沉默很重要[10］．小rna和其他非编码rna通常在专用数据库中与基因组注释分开进行注释和管理。在小rna中，microRNAs (miRNAs)的大小非常小，约为22个核苷酸;它们构成了最复杂的小RNA类别，在植物的基因表达中起着重要的调节作用[11］．
真核细胞的组织表现出许多超细胞的情况;最引人注目的是植物，其中所有的细胞都通过胞间连丝连接成一个超细胞生物[5]。这连接地表明，当前有效的教条的'细胞学说'正被一种新的更新概念所取代，即真核生物和植物生命的更广泛的基本单位[12］．
系统生物学被定义为在细胞组织的所有层次上对生物系统的复杂性进行严格分析的框架，其目标是彻底理解细胞是如何传递和解释信息的[13］．系统生物学通常与大规模的“组学”技术有关，如基因组学、蛋白质组学和功能遗传学，这些技术用于探索被研究系统的状态[14］．
过去的十年见证了植物科学中一个有争议的观点的诞生和传播。它的支持者认为，高等植物有神经、突触(相当于位于根部某处的大脑)和智能。这个想法吸引了许多追随者，在不同的东道国举行了会议来讨论这个话题，并成立了一个致力于“植物神经生物学”的国际学会(http://www.plantbehavior.org/neuro.html) [15］．
植物科学家认识到，植物细胞与动物细胞确实有共同的特征。举几个例子:植物细胞有动作电位，它们的膜有电压门控离子通道，有证据表明神经递质例如物质。同样，在更广泛的意义上，信号转导跨越距离是植物和动物的特性。然而，“植物神经生物学”的概念目前在其支持者和反对者之间存在着强烈的争议[16，17］．前者认为植物的“知识积累系统”背后是植物神经元信息系统，后者认为这种新概念只是建立在肤浅的类比之上，并对其科学有效性表示担忧[16］．
经过无数次完整的排序植物基因组，从第一个拟南芥，到最近公布的橡树，栎树，很明显，我们对植物复杂生命的理解已经被修改了[18．19］．由于创造性思维和技术发展，新的概念和研究领域正在发展。他们真正的成功将由植物科学研究界将获得的长期科学效益来衡量。我们认为，这些范式和概念方法的大多数变化将对遗传资源保护、遗传育种和粮食安全问题具有重大和广泛的重要性，并有助于更深入地理解植物系统的真正复杂性。最后，我相信《植物学杂志》将成为交流这些思想的重要平台。
