研究和评论:植物科学杂雷竞技苹果下载志》上
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ISSN: 2320 - 0189
+ 1-845-458-68821部门遗传学大学,高等生物技术研究所的贝贾Jendouba,突尼斯
2高级研究员、单元研究UR11ES10突尼斯大学科学学院突尼斯El灯塔突尼斯
收到日期:2015年7月01接受日期:2015年7月20发表日期:2015年7月22日
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范式转换是科学革命的核心。他们改变我们如何看待世界,科学家认为值得问的问题和做科学的方式。有经常谈论的范式转换引用全球变化的理论,如超过地心的日心世界宣明会(哥白尼的理论),板块构造的发现,特定的遗传理论(孟德尔理论),或发现DNA是遗传的物理载体。此外,范式转换是指在窄范围内发生翻天覆地的变化,并引发大量关注学科骨干在概念上的系统修改。最近的生物学是通过一个关键交叉对基因组从简化的概念和方法,全面、系统分析综合和交际网络生活的过程。是生物学的一个基本组成部分,植物科学一直见证的范式转换的数量已经明显自从这个21世纪,我将在这里。
范式转换是科学革命的核心。他们改变我们如何看待世界,科学家认为值得问的问题和做科学的方式。有经常谈论的范式转换引用全球变化的理论,如超过地心的日心世界宣明会(哥白尼的理论),板块构造的发现,特定的遗传理论(孟德尔理论),或发现DNA是遗传的物理载体。此外,范式转换是指在窄范围内发生翻天覆地的变化,并引发大量关注学科骨干在概念上的系统修改。
最近的生物学是通过一个关键交叉从简化的概念和方法论转向基因组、全面、系统的分析综合和交际网络生活的过程。是生物学的一个基本组成部分,植物科学一直见证的范式转换的数量已经明显自从这个21世纪,我将在这里。
越来越多的生物研究集中在基因组和转录组序列的计算分析模型和non-model植物物种。计算方法已经开发研究基因的发现,基因表达,转录组组装、识别和守恒的元素,通过计算机程序。
介绍了基因型和表现型的丹麦植物生理学家和遗传学家威廉Johannsen在1909年。个体的基因型是指宪法部分或全部的遗传物质,而其表型可能由任何特征或特征。
正如基因组和蛋白质组意味着所有的有机体基因和蛋白质,现象是所有表型表达的一个细胞,组织,器官,生物或物种。
现在整个基因组快速测序速度稳步下降成本和不断增加。下一代测序方法提供机会的完整基因型和epigenotype不仅属单个个体或物种,但即使人口或一群系统,揭示守时,有时罕见,沿着基因组差异。高密度单核苷酸多态性(SNP)基因分型,首先起源于人类的人类基因组单体型图计划,已经成为任何有机体和驯良的现在通常应用于植物,对分子的设计标记涉及相关的数量性状位点(qtl)或基因,并研究一些植物物种的多样性和演化动力学(1]。SNP数据库可用于大量的植物。
Phenomics,现象学的研究,是一个迅速崛起的科学领域,旨在描述表型严格和正式的方式,和链接这些性状相关的基因变异(等位基因)。表型参数,可以研究包括形态措施(如树高或小麦产量),代谢措施(如养分吸收),和分子的措施(e . g .记录配置文件)。因为phenomics大规模表型数据收集和分析的科学,它已经越来越高通量技术的发展大大提高了,这使phenomics日益强大的结果。因此,植物基因组科学是超越时代的参考和深度模式植物研究任何植物,感兴趣的科学和社会特征。
植物育种的使命是发展高产品种,增加农作物产量,以满足人类的需要。基因选择是一种升级的分子标记辅助选择的定量特征,它与传统的分子标记辅助选择的不同之处在于,在整个基因组的遗传标记用于遗传值预测。基因选择的承诺更有效率比传统的由多基因控制性状的分子标记辅助选择。基因组选择也是节约成本由于早期选择表型之前测量。当应用于混合动力育种、基因选择是更有效,因为基因型混合动力车(混合性能)是由内在父母预定(2]。
我们基因组更复杂和动态的预期。植物基因组通常有很高比例的非编码DNA序列。而不是构成“垃圾DNA”,非编码序列,如今,更认为是多任务网络集成编码基因的一部分(3]。通常植物基因组受到选择压力由于多种生物和非生物压力,并可能发生突变的基因。“什么是基因”的定义还远远没有被生物学家,因此,我们正在学习要小心处理的概念under-expression,击出,或任何特定基因的超表达(4,5]。越来越清楚的是,当突变发生在单个基因,动态基因组可以积极恢复失去的平衡,通过广泛的非编码DNA re-shufflings,甚至通过微妙的re-arrangements染色质结构和基因结构。
植物基因组中富含转位因子(te)和一个包含蛋白质编码序列的比例往往(错误地)带注释的基因。在大米例如,据估计,只有40000人的55000多个注释的基因是基因和其他10000年到15000年的测试工程师(6,7]。测试包括各种家庭移动通过复制粘贴(一级)和剪切和粘贴(二类)机制。复制粘贴测试工程师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和依赖于相对完整的基因组,te是在序列重叠群,可以准确的注释。有传统的te方案分类,但是注释non-LTR te是由缺乏复杂的结构线索,这使他们预测和分类。另一个问题是,在基因组短阅读产生的DNA测序技术,测试往往错过了在组装由于他们重复的性质。重复DNA的比例在55完全测序的植物基因组范围从3 - 85%的中位数43%,测试工程师,专门复制粘贴的te(公升),代表了大多数的重复DNA。捕捉和注释这些基因组组件是很重要的,因为它是越来越清楚,可以驯化功能基因组的基因调控以及结构组成(8]。
尽管RNA最初被认为是一个被动的中间信息流动从DNA蛋白质、RNA的监管能力已经得到确定。在过去的几年中,它已经表明,有一个小的世界非编码rna,不仅在转录后调节基因的表达和转录水平,而且影响染色质的组织和修改。
更为复杂的注释是有很多表示非编码rna在功能上是重要的,但不是传统意义上被认为是基因(9]。小RNA前体通常不包括在一个基因组注释,但对植物的开发和沉默的te(很重要10]。小rna和其他非编码rna基因组注释分开常常注释和策划在专用数据库中。在小分子rna,一类小分子核糖核酸(microrna) ~ 22个核苷酸的非常小的尺寸;他们构成最老练地小RNA的类别特征,展示了在植物中基因表达发挥重要的监管角色(11]。
真核细胞组织显示许多supracellular情况;最引人注目的一个是由植物,所有细胞通过胞间连丝相互连接成一个supracellular有机体[5]。这个连接表明当前有效的教条细胞学说正在接近其更换新更新的概念扩展的基本单位的真核生物和植物12]。
系统生物学是定义为一个框架,用于对生物系统的复杂性进行严格的分析各级细胞组织,目标实现彻底了解的信息是如何传播和解释细胞(13]。系统生物学通常伴随着大规模的“组学”技术,如基因组学、蛋白质组学和功能基因,用于探索系统的状态进行调查(14]。
过去十年见证了一个挑衅的想法的诞生和传播植物科学。它的支持者认为,高等植物神经,突触,相当于大脑局部在根,和一个情报。吸引了大量的追随者,和会议已经召开了不同东道国解决话题,和一个国际社会致力于“植物神经生物学”已经成立(http://www.plantbehavior.org/neuro.html)[15]。
植物科学家认识到植物细胞与动物细胞特性的共同之处。仅举几例:植物细胞动作电位,膜港电压门控离子通道,存在的证据神经递质例如物质。同样,在更广泛的意义上,信号转导在距离是植物和动物的属性。然而“植物神经生物学”目前的想法强烈反驳了它的支持者和反对者之间(16,17]。而第一个称植物神经信息系统是植物的行为背后的“知识积累系统”,后者认为这新概念是建立在只是肤浅的类比和担忧其科学性16]。
在众多的完整测序植物从第一个拟南芥基因组,直到最近发布的橡树,Quercus栎树,基因组,很明显,我们对植物的理解复杂的生命已经被修改(18。19]。新概念和研究领域正在开发创造性思维和技术发展的结果。他们的真正的成功将是衡量长期科学植物科学研究团体将获得好处。我们认为大多数这些变化模式和概念上的方法将重大和深远的重要性问题的遗传资源保护、遗传育种和粮食安全,有助于更深入地理解真实的植物系统的复杂性。最后,我相信《植物科学将是一个重要的交换这些想法的平台。
