細(xì)菌分子遺傳學(xué)（第三版）

1 緒論
1．1 生物界
1．1．1 真細(xì)菌
1．1．2 古菌
1．1．3 真核生物
1．1．4 原核生物和真核生物
1．2 遺傳學(xué)
1．3 細(xì)菌遺傳學(xué)
1．3．1 細(xì)菌是單倍體生物
1．3．2 傳代時(shí)間短
1．3．3 無性繁殖
1．3．4 可在瓊脂平板上形成菌落
1．3．5 菌落易于純化
1．3．6 可進(jìn)行梯度稀釋
1．3．7 篩選
1．3．8 細(xì)菌菌株具有可貯存性
1．3．9 基因交換
1．4 噬菌體遺傳學(xué)
1．4．1 噬菌體是單倍體
1．4．2 噬菌體篩選
1．4．3 噬菌體雜交
1．5 細(xì)菌分子遺傳學(xué)發(fā)展簡史
1．5．1 細(xì)菌中的遺傳
1．5．2 轉(zhuǎn)化
1．5．3 接合
1．5．4 轉(zhuǎn)導(dǎo)
1．5．5 基因內(nèi)重組
1．5．6 DNA半保留復(fù)制
1．5．7 mRNA
1．5．8 遺傳密碼
1．5．9 操縱子模型
1．5．10 分子生物學(xué)中的工具酶
1．6 內(nèi)容簡介
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2 細(xì)菌染色體：DNA結(jié)構(gòu)？復(fù)制及分離
2．1 DNA結(jié)構(gòu)
2．1．1 脫氧核糖核酸
2．1．2 DNA鏈
2．1．3 5′端和3′端
2．1．4 堿基配對(duì)
2．1．5 反平行結(jié)構(gòu)
2．1．6 大溝和小溝
2．2 DNA復(fù)制機(jī)制
2．2．1 脫氧核糖核酸前體合成
2．2．2 脫氧核糖核酸聚合反應(yīng)
2．2．3 半保留復(fù)制
2 細(xì)菌分子遺傳學(xué)（第三版）
2．2．4 雙鏈DNA的復(fù)制
2．3 復(fù)制錯(cuò)誤
2．3．1 編輯
2．3．2 甲基化錯(cuò)配修復(fù)
2．3．3 編輯和錯(cuò)配修復(fù)在保持復(fù)制忠實(shí)性的作用
2．4 細(xì)菌染色體復(fù)制與細(xì)胞分裂
2．4．1 細(xì)菌染色體結(jié)構(gòu)
2．4．2 細(xì)菌染色體復(fù)制
2．4．3 染色體復(fù)制起始
2．4．4 染色體復(fù)制終止
2．4．5 染色體分離
2．4．6 復(fù)制叉的位置
2．4．7 細(xì)胞分裂
2．4．8 細(xì)胞分裂與染色體復(fù)制的協(xié)調(diào)
2．4．9 復(fù)制起始時(shí)機(jī)
2．5 細(xì)菌擬核
2．5．1 擬核中的超螺旋
2．5．2 拓?fù)洚悩?gòu)酶
2．6 細(xì)菌基因組
2．7 抗生素影響DNA復(fù)制及其結(jié)構(gòu)
2．7．1 阻斷前體合成的抗生素
2．7．2 阻斷脫氧核糖核酸聚合的抗生素
2．7．3 影響DNA結(jié)構(gòu)的抗生素
2．7．4 影響促旋酶的抗生素
2．8 DNA的分子生物學(xué)操作
2．8．1 限制性內(nèi)切酶
2．8．2 分子雜交
2．8．3 DNA復(fù)制所用酶的應(yīng)用
2．8．4 細(xì)菌基因組的隨機(jī)鳥槍法測序
2．8．5 特殊位點(diǎn)突變
2．8．6 聚合酶鏈反應(yīng)
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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3細(xì)菌的基因表達(dá)：轉(zhuǎn)錄？翻譯和蛋白質(zhì)折疊
3．1 概要
3．2 RNA的結(jié)構(gòu)和功能
3．2．1 RNA的類型
3．2．2 RNA的前體
3．2．3 RNA的結(jié)構(gòu)
3．2．4 RNA加工和修飾
3．3 轉(zhuǎn)錄
3．3．1 細(xì)菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)
3．3．2 轉(zhuǎn)錄概述
3．3．3 轉(zhuǎn)錄的細(xì)節(jié)
3．3．4 rRNA和tRNA
3．4 蛋白質(zhì)
3．4．1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
3．4．2 翻譯
3．4．3 蛋白質(zhì)合成細(xì)節(jié)
3．4．4 遺傳密碼
3．4．5 翻譯起始
3．4．6 翻譯終止
3．4．7 多順反子mRNA
3．4．8 RNA酶？mRNA加工和降解
3．5 蛋白質(zhì)折疊
3．5．1 DnaK蛋白和其他Hsp70分子伴侶
3．5．2 引發(fā)因子和其他分子伴侶
3．5．3 伴侶蛋白
3．6 膜蛋白和蛋白質(zhì)輸出
3．6．1 轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)
3．6．2 信號(hào)序列
3．6．3 靶向因子
3．6．4 蛋白質(zhì)分泌
3．6．5 二硫鍵
3．7 基因表達(dá)調(diào)控
3．7．1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控
3．7．2 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控
3．8 內(nèi)含子和內(nèi)含肽
3．9 有用的概念
3．9．1 開放式閱讀框
3．9．2 轉(zhuǎn)錄和翻譯融合
3．9．3 細(xì)菌基因組注解
3．1 0 阻斷轉(zhuǎn)錄和翻譯的抗生素
3．1 0．1 轉(zhuǎn)錄的抗生素抑制因子
3．1 0．2 翻譯的抗生素抑制因子
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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4 細(xì)菌遺傳分析：正向和反向
4．1 定義
4．1．1 遺傳學(xué)中的術(shù)語
4．1．2 遺傳學(xué)命名
4．2 細(xì)菌遺傳學(xué)中有用的表型
4．2．1 營養(yǎng)缺陷型突變體
4．2．2 條件致死突變體
4．2．3 抗性突變體
4．3 細(xì)菌的遺傳性
4．3．1 Luria和Delbruck實(shí)驗(yàn)
4．3．2 Newcombe實(shí)驗(yàn)
4．3．3 Lederbergs實(shí)驗(yàn)
4．4 突變率
4．4．1 確定細(xì)胞代數(shù)
4．4．2 確定一次培養(yǎng)中突變出現(xiàn)的數(shù)量
4．4．3 表型延遲
4．4．4 數(shù)量遺傳學(xué)的實(shí)際含義
4．5 突變類型
4．5．1 堿基對(duì)改變
4．5．2 移碼突變
4．5．3 缺失突變
4．5．4 倒位突變
4．5．5 串聯(lián)重復(fù)突變
4．5．6 插入突變
4．6 回復(fù)突變與突變抑制
4．6．1 基因內(nèi)抑制子
4．6．2 基因間抑制子
4．6．3 無義抑制子
4．7 細(xì)菌的遺傳分析
4．7．1 突變體分離
4．7．2 獨(dú)立突變體分離
4．7．3 突變體篩選
4．7．4 通過重組進(jìn)行遺傳作圖
4．7．5 互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)
4．7．6 遺傳雜交
4．7．7 用Hfr雜交進(jìn)行遺傳作圖
4．7．8 通過轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)化對(duì)細(xì)菌標(biāo)記作圖
4．7．9 轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)導(dǎo)的其他應(yīng)用：菌株構(gòu)建
4．8 基因置換和反向遺傳學(xué)
4．9 鼠傷寒沙門菌中his操縱子串聯(lián)重復(fù)序列的分離
4．9．1 串聯(lián)重復(fù)長度的測定
4．9．2 自發(fā)重復(fù)的頻率
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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5 質(zhì)粒
5．1 什么是質(zhì)粒
5．1．1 質(zhì)粒的命名
5．1．2 質(zhì)粒編碼的功能
5．1．3 質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)
5．2 質(zhì)粒的性質(zhì)
5．2．1 復(fù)制
5．2．2 ori區(qū)域的功能
5．2．3 質(zhì)粒復(fù)制的控制機(jī)制
5．2．4 防止質(zhì)粒丟失的機(jī)理
5．2．5 質(zhì)粒的Par系統(tǒng)
5．3 構(gòu)建克隆載體質(zhì)粒
5．3．1 尋找質(zhì)粒的ori區(qū)
5．3．2 質(zhì)?？寺≥d體舉例
5．3．3 廣宿主范圍的克隆載體
5．3．4 利用質(zhì)粒載體進(jìn)行基因替換和功能基因組研究
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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6 接合
6．1 概述
6．2 革蘭陰性菌中接合過程的DNA轉(zhuǎn)移機(jī)制
6．2．1 轉(zhuǎn)移（tra）基因
6．2．2 oriT序列
6．2．3 雄性專一性噬菌體
6．2．4 轉(zhuǎn)移效率
6．2．5 質(zhì)粒的種間轉(zhuǎn)移
6．2．6 可移動(dòng)性質(zhì)粒
6．2．7 革蘭陰性菌中Tra系統(tǒng)的遺傳分析
6．2．8 Tra突變質(zhì)粒的分離
6．2．9 互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)確定tra基因數(shù)量
6．3 借助質(zhì)粒進(jìn)行的染色體轉(zhuǎn)移
6．3．1 Hfr菌株的形成
6．3．2 通過整合質(zhì)粒進(jìn)行染色體DNA轉(zhuǎn)移
6．3．3 染色體轉(zhuǎn)移
6．3．4 prime因子
6．4 革蘭陽性菌的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)
6．5 其他類型的可轉(zhuǎn)移因子
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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7 轉(zhuǎn)化
7．1 天然轉(zhuǎn)化
7．1．1 轉(zhuǎn)化的發(fā)現(xiàn)
7．1．2 感受態(tài)細(xì)胞
7．1．3 枯草芽孢桿菌中感受態(tài)的調(diào)控
7．1．4 天然轉(zhuǎn)化模式的實(shí)驗(yàn)證據(jù)
7．1．5 天然感受態(tài)細(xì)菌的質(zhì)粒轉(zhuǎn)化和噬菌體轉(zhuǎn)染
7．1．6 天然轉(zhuǎn)化的作用
7．2 天然轉(zhuǎn)化對(duì)正向和反向遺傳學(xué)的重要性
7．3 人工誘導(dǎo)感受態(tài)
7．3．1 鈣離子誘導(dǎo)
7．3．2 電穿孔
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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8 烈性噬菌體：發(fā)育？遺傳和普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)
8．1 噬菌體的裂解周期
8．1．1 T7噬菌體：一種編碼RNA聚合酶的噬菌體
8．1．2 T4噬菌體：轉(zhuǎn)錄激活子？抗終止？一種新的σ因子？復(fù)制偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄
8．2 噬菌體DNA的復(fù)制
8．2．1 單鏈環(huán)狀DNA噬菌體
8．2．2 T7噬菌體：形成串聯(lián)體線性DNA
8．2．3 T4噬菌體：另一個(gè)形成串聯(lián)體的線性DNA
8．3 噬菌體裂解性
8．4 噬菌體遺傳分析
8．4．1 細(xì)胞感染
8．4．2 噬菌體雜交
8．4．3 噬菌體重組和互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)
8．4．4 用T4噬菌體γⅡ基因進(jìn)行的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)
8．4．5 噬菌體遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建
8．5 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)
8．5．1 轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體的組成
8．5．2 穿梭噬粒
8．5．3 轉(zhuǎn)導(dǎo)在細(xì)菌進(jìn)化中的作用
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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9 溶原性：λ噬菌體及其在細(xì)菌致病中的溶原性轉(zhuǎn)變
9．1 λ噬菌體
9．1．1 裂解周期的形成
9．1．2 λDNA的復(fù)制
9．2 溶原性
9．2．1 cⅡ基因產(chǎn)物
9．2．2 λ噬菌體整合
9．2．3 溶原性的保持
9．2．4 超感染的免疫
9．2．5 λ誘導(dǎo)
9．2．6 裂解和溶原周期的競爭
9．3 特殊轉(zhuǎn)導(dǎo)
9．4 其他的溶原性噬菌體
9．4．1 P2噬菌體
9．4．2 P4噬菌體
9．4．3 P1？N15噬菌體：質(zhì)粒原噬菌體
9．4．4 Mu噬菌體
9．4．5 溶原性噬菌體作為克隆載體
9．5 溶原性轉(zhuǎn)變和細(xì)菌的致病性
9．5．1 大腸桿菌和痢疾：志賀毒素
9．5．2 白喉
9．5．3 霍亂
9．5．4 肉毒桿菌中毒和破傷風(fēng)
9．5．5 提要
9．6 用λ噬菌體進(jìn)行的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)
9．6．1 λ溶原性噬菌體的遺傳學(xué)
9．6．2 CⅠ抑制子遺傳學(xué)
9．6．3 λnut突變體的分離
9．6．4 宿主nus突變體的分離
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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10 轉(zhuǎn)座？位點(diǎn)特異性重組和重組酶家族
10．1 轉(zhuǎn)座
10．1．1 轉(zhuǎn)座概述
10．1．2 細(xì)菌轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)
10．1．3 細(xì)菌轉(zhuǎn)座子類型
10．1．4 轉(zhuǎn)座分析
10．2 轉(zhuǎn)座機(jī)制
10．2．1 Tn3轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)條件
10．2．2 Tn3和Mu轉(zhuǎn)座的分子模型
10．2．3 Tn10和Tn5轉(zhuǎn)座
10．3 DDE轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座的詳細(xì)過程
10．4 滾環(huán)復(fù)制轉(zhuǎn)座子
10．5 Y和S轉(zhuǎn)座
10．6 轉(zhuǎn)座子的一般特征
10．6．1 靶位點(diǎn)特異性
10．6．2 對(duì)插入位點(diǎn)鄰近基因的影響
10．6．3 轉(zhuǎn)座調(diào)節(jié)
10．6．4 靶點(diǎn)免疫性
10．7 轉(zhuǎn)座子突變
10．7．1 質(zhì)粒的轉(zhuǎn)座子突變6細(xì)菌分子遺傳學(xué)（第三版）
10．7．2 細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)座子突變
10．7．3 所有細(xì)菌中的轉(zhuǎn)座子突變
10．7．4 用轉(zhuǎn)座子突變進(jìn)行隨機(jī)基因融合
10．7．5 體內(nèi)克隆
10．8 位點(diǎn)特異性重組
10．8．1 對(duì)介入DNA進(jìn)行發(fā)育調(diào)控切除
10．8．2 整合酶
10．8．3 解離酶
10．8．4 DNA反轉(zhuǎn)酶
10．9 Y和S重組酶
10．9．1 Y重組酶作用機(jī)理
10．9．2 S重組酶作用機(jī)理
10．10 轉(zhuǎn)座和位點(diǎn)特異性重組在細(xì)菌適應(yīng)性中的重要性
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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11 同源重組的分子機(jī)理
11．1 同源重組概述
11．1．1 條件1：在雜交區(qū)域具相同或非常相似的序列
11．1．2 條件2：雙鏈DNA分子間堿基互補(bǔ)配對(duì)
11．1．3 條件3：重組酶切割和再連接
11．1．4 條件4：四條鏈參與雜合雙鏈的形成
11．2 重組的分子模型
11．2．1 Holliday雙鏈侵入模型
11．2．2 單鏈侵入模型
11．2．3 雙鏈斷裂修復(fù)模型
11．3 大腸桿菌中基因重組的分子基礎(chǔ)
11．3．1 chi（χ）位點(diǎn)和RecBCD核酸酶
11．3．2 RecFOR途徑
11．3．3 聯(lián)會(huì)形成和RecA蛋白
11．3．4 Ruv和RecG蛋白，Holliday叉的遷移和剪切
11．4 噬菌體基因重組途徑
11．4．1 T4？T7噬菌體的Rec蛋白
11．4．2 rac原噬菌體的RecE途徑
11．4．3 λ噬菌體red系統(tǒng)
11．5 細(xì)菌中基因重組的遺傳分析
11．5．1 分離大腸桿菌Rec-突變子
11．5．2 其他重組基因突變體的分離
11．5．3 重組中基因轉(zhuǎn)換和異源雙鏈體形成的其他證明
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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12 DNA修復(fù)和突變
12．1 DNA修復(fù)的證據(jù)
12．2 特異性修復(fù)途徑
12．2．1 堿基的脫氨基
12．2．2 活性氧導(dǎo)致的損傷
12．2．3 烷化劑導(dǎo)致的損傷
12．2．4 UV輻射導(dǎo)致的損傷
12．3 通用修復(fù)機(jī)制
12．3．1 甲基化錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)
12．3．2 核苷酸切除修復(fù)
12．4 DNA損傷耐受機(jī)制
12．4．1 對(duì)受損復(fù)制叉的重組修復(fù)
12．4．2 SOS誘導(dǎo)修復(fù)
12．4．3 SOS突變誘導(dǎo)機(jī)制
12．4．4 UmuD′2C復(fù)合體跨損傷合成機(jī)制
12．5 大腸桿菌中修復(fù)途徑小結(jié)
12．6 噬菌體修復(fù)途徑
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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13 基因表達(dá)調(diào)控：操縱子
13．1 細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄調(diào)控
13．2 負(fù)轉(zhuǎn)錄調(diào)控
13．2．1 大腸桿菌lac操縱子
13．2．2 大腸桿菌lacI基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析
13．2．3 大腸桿菌gal操縱子
13．2．4 生物合成操縱子的負(fù)調(diào)控：原阻遏物和輔阻遏物
13．3 正調(diào)控
13．3．1 大腸桿菌L-ara操縱子
13．3．2 大腸桿菌麥芽糖操縱子
13．3．3 tol操縱子
13．4 轉(zhuǎn)錄衰減調(diào)控
13．4．1 大腸桿菌trp操縱子的衰減調(diào)控
13．4．2 枯草芽孢桿菌trp操縱子的衰減調(diào)控
13．4．3 大腸桿菌bgl操縱子的調(diào)控
13．4．4 通過改變mRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)控
13．4．5 核糖開關(guān)調(diào)控
13．5 翻譯后調(diào)控：反饋抑制
13．5．1 色氨酸操縱子反饋抑制
13．5．2 異亮氨酸-纈氨酸操縱子
13．5．3 翻譯后酶的修飾
13．6 已測序基因組中操縱子分析
13．6．1 操縱子等位基因
13．6．2 調(diào)控等位基因和元件
小結(jié)
思考題
習(xí)題
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14 全局調(diào)控：調(diào)節(jié)子和激活子
14．1 分解代謝物敏感型操縱子
14．1．1 cAMP和cAMP結(jié)合蛋白
14．1．2 大腸桿菌分解代謝物調(diào)控的遺傳學(xué)分析
14．1．3 cAMP在其他生物中的作用
14．1．4 基于腺苷酸環(huán)化酶的細(xì)菌雙雜交系統(tǒng)
14．2 氮素同化調(diào)控
14．2．1 氮素同化途徑
14．2．2 分解代謝阻遏物？Ntr系統(tǒng)和氨基酸降解操縱子調(diào)控三者間的協(xié)同
14．2．3 腸道細(xì)菌氮素調(diào)控的遺傳學(xué)分析
14．3 細(xì)菌脅迫的反應(yīng)
14．3．1 熱激調(diào)控
14．3．2 革蘭陰性菌中通用的脅迫反應(yīng)
14．3．3 革蘭陽性菌中通用的脅迫反應(yīng)
14．4 細(xì)胞質(zhì)外（細(xì)胞膜上）的脅迫反應(yīng)
14．4．1 Porin合成調(diào)控
14．4．2 通過CpxA-CpxR調(diào)控外膜脅迫反應(yīng)：雙組分傳感激酶反應(yīng)——-調(diào)節(jié)子系統(tǒng)
14．4．3 細(xì)胞膜外的功能：大腸桿菌σE
14．5 大腸桿菌中鐵元素調(diào)控
14．5．1 Fur調(diào)節(jié)子
14．5．2 RyhBRNA
14．5．3 順烏頭酸酶翻譯抑制子
14．6 病原細(xì)菌毒性基因調(diào)控
14．6．1 白喉
14．6．2 霍亂和群體感應(yīng)
14．6．3 百日咳
14．7 核糖體和tRNA合成調(diào)控
14．7．1 核糖體蛋白
14．7．2 rRNA和tRNA合成調(diào)控
8 細(xì)菌分子遺傳學(xué)（第三版）
14．8 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的微陣列和蛋白質(zhì)組分析
14．8．1 轉(zhuǎn)錄組分析
14．8．2 蛋白質(zhì)組學(xué)分析
14．8．3 從基因到調(diào)節(jié)子到網(wǎng)絡(luò)到遺傳分析
小結(jié)
思考題
習(xí)題
推薦讀物
15 細(xì)菌細(xì)胞的分區(qū)和出芽
15．1 大腸桿菌中蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)分析
15．1．1 利用mal基因研究蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)：信號(hào)序列？sec和SRP
15．1．2 Tat分泌途徑
15．2 革蘭陰性菌內(nèi)膜蛋白跨膜域的遺傳分析
15．3 蛋白分泌
15．3．1 革蘭陰性菌中蛋白分泌系統(tǒng)
15．3．2 革蘭陽性菌中蛋白分泌
15．3．3 分選酶
15．3．4 分選酶依賴型途徑的例子：鏈霉菌芽孢的形成
15．4 枯草芽孢桿菌芽孢形成的遺傳學(xué)分析
15．4．1 調(diào)控芽孢形成基因的鑒定
15．4．2 芽孢形成的起始調(diào)控
15．4．3 芽孢形成基因的分區(qū)域調(diào)控
15．4．4 σ因子在芽孢形成調(diào)控中的作用分析
15．4．5 發(fā)育期中間狀態(tài)的調(diào)控
15．4．6 芽孢形成基因的發(fā)現(xiàn)：突變子捕獲？抑制子分析和功能基因組學(xué)
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