作物功能基因組學(xué)

目錄
總序 i
前言 vii
摘要 ix
第1章農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)作物功能基因組研究需求分析 1
1.1我國(guó)主要作物的生產(chǎn)現(xiàn)狀 2
1.2我國(guó)作物生產(chǎn)面臨的主要挑戰(zhàn) 3
1.3功能基因組學(xué)是當(dāng)今生命科學(xué)熱點(diǎn)領(lǐng)域 5
1.4我國(guó)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(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐 9
參考文獻(xiàn) 14
第2章主要作物功能基因組學(xué)研究歷史及現(xiàn)狀 20
2.1水稻基因組學(xué)研究歷史及現(xiàn)狀 21
2.1.1水稻基因組測(cè)序的開啟 21
2.1.2我國(guó)水稻功能基因組研究計(jì)劃 24
2.1.3我國(guó)水稻功能基因組研究主要成績(jī) 26
2.1.4水稻功能基因組研究發(fā)展趨勢(shì) 32
2.2玉米基因組學(xué)研究歷史及現(xiàn)狀 34
2.2.1玉米參考基因組測(cè)序基本完成 34
2.2.2玉米基因組重測(cè)序與馴化改良 35
2.2.3玉米功能基因組研究主要成績(jī) 38
2.2.4玉米基因組研究面臨的挑戰(zhàn)及機(jī)遇 43
2.3小麥基因組學(xué)研究歷史及現(xiàn)狀 45
2.3.1小麥基因組測(cè)序進(jìn)展 46
2.3.2建立了一系列小麥功能基因組研究平臺(tái) 47
2.3.3小麥功能基因組研究取得的重要進(jìn)展 51
2.3.4小麥基因組研究面臨的挑戰(zhàn)及機(jī)遇 56
2.4其他作物功能基因組學(xué)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(xiàn) 90
第3章作物功能基因組研究平臺(tái) 108
3.1作物基因組測(cè)序 109
3.1.1基因組測(cè)序技術(shù)的發(fā)展歷史 109
3.1.2基因組測(cè)序技術(shù)的最新進(jìn)展 110
3.1.3作物基因組的測(cè)序策略 111
3.1.4重要作物的參考基因組測(cè)序 112
3.1.5作物基因組的序列解讀 113
3.1.6基因組測(cè)序與作物遺傳分析 114
3.1.7基因組測(cè)序與作物的馴化研究 116
3.1.8基因組測(cè)序與作物分子育種 117
3.2作物種質(zhì)資源基因組平臺(tái) 118
3.2.1作物種質(zhì)資源概況 118
3.2.2人工創(chuàng)制的種質(zhì)資源 121
3.2.3用于功能基因組研究的其他種質(zhì)資源 124
3.2.4種質(zhì)資源基因組多樣性與利用 125
3.3作物表型組分析平臺(tái) 129
3.3.1建立植物表型組分析平臺(tái)的意義 129
3.3.2國(guó)際植物表型組分析平臺(tái)研究進(jìn)展 131
3.3.3我國(guó)植物表型組分析平臺(tái)研究進(jìn)展 139
3.3.4植物表型組技術(shù)特色和發(fā)展展望 143
3.4基因表達(dá)譜分析平臺(tái) 144
3.4.1基因表達(dá)譜的含義及其研究意義 145
3.4.2基因表達(dá)譜構(gòu)建的研究方法 145
3.4.3主要作物基因表達(dá)譜構(gòu)建研究進(jìn)展 147
3.4.4基因表達(dá)譜研究存在的問題及發(fā)展趨勢(shì) 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(zhǎng)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(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響 163
3.5.5水稻表觀基因組與雜種優(yōu)勢(shì) 164
3.5.6作物表觀基因組學(xué)展望 164
3.6作物高通量組學(xué)分析平臺(tái) 167
3.6.1基因組學(xué)分析平臺(tái) 167
3.6.2轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析平臺(tái) 170
3.6.3代謝組學(xué)分析平臺(tái) 175
3.6.4蛋白質(zhì)組學(xué)分析平臺(tái) 179
3.7生物信息數(shù)據(jù)庫(kù) 182
3.7.1生物綜合類數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介 183
3.7.2主要作物生物信息數(shù)據(jù)庫(kù) 183
3.7.3基因功能分析相關(guān)的主題類數(shù)據(jù)庫(kù) 189
3.7.4中國(guó)學(xué)者在作物數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)上的貢獻(xiàn) 192
3.7.5作物數(shù)據(jù)庫(kù)存在的問題及發(fā)展趨勢(shì) 196
參考文獻(xiàn) 197
第4章作物產(chǎn)量性狀功能基因組研究 219
4.1構(gòu)成作物產(chǎn)量性狀的主要因素 220
4.1.1不同作物產(chǎn)量性狀的構(gòu)成因素 220
4.1.2產(chǎn)量性狀構(gòu)成因素的貢獻(xiàn)分析 220
4.2生殖轉(zhuǎn)換時(shí)間對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn) 221
4.2.1影響產(chǎn)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(duì)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn) 224
4.3.1作物的穗型 224
4.3.2調(diào)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(jī)制 233
4.4.1G蛋白信號(hào)途徑 233
4.4.2蛋白酶降解途徑 234
4.4.3植物激素信號(hào)途徑 235
4.4.4miRNA調(diào)控途徑 236
4.4.5細(xì)胞周期途徑 237
4.4.6其他途徑 238
4.5作物產(chǎn)量性狀功能基因組研究的關(guān)鍵科學(xué)問題 239
4.5.1產(chǎn)量性狀的重要功能基因發(fā)掘與分子機(jī)制解析 240
4.5.2產(chǎn)量性狀形成的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 240
4.5.3控制產(chǎn)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(chǎn)量的調(diào)控關(guān)系 242
4.5.5同化物運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制 242
4.5.6單株產(chǎn)量和群體產(chǎn)量的關(guān)系 243
參考文獻(xiàn) 243
第5章作物品質(zhì)性狀功能基因組研究 252
5.1作物品質(zhì)的需求與重要性分析 253
5.1.1不同作物品質(zhì)需求分析 253
5.1.2基因組研究對(duì)品質(zhì)遺傳改良的貢獻(xiàn) 254
5.2我國(guó)稻米品質(zhì)功能基因組研究進(jìn)展 257
5.2.1稻米外觀品質(zhì)的研究 257
5.2.2稻米蒸煮食味品質(zhì)的研究 261
5.2.3稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的研究 263
5.3我國(guó)玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的功能基因組研究進(jìn)展 264
5.3.1玉米籽粒蛋白的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)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(yíng)養(yǎng)元素等健康品質(zhì)研究 269
5.4小麥品質(zhì)功能基因組研究進(jìn)展 270
5.4.1我國(guó)小麥品種品質(zhì)研究概況 270
5.4.2基因組研究改良小麥品質(zhì)的研究進(jìn)展 271
5.4.3小麥品質(zhì)分子育種進(jìn)展 271
5.5作物品質(zhì)性狀功能基因組研究的關(guān)鍵科學(xué)問題 273
5.5.1影響品質(zhì)性狀的重要功能基因發(fā)掘與分子機(jī)制解析 274
5.5.2品質(zhì)形成基因的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 277
5.5.3控制品質(zhì)性狀基因的優(yōu)良單倍型的發(fā)掘和利用 277
參考文獻(xiàn) 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(jī)制概況 287
6.1.1作物病害的分類及對(duì)作物的危害 287
6.1.2對(duì)作物抗病機(jī)制的認(rèn)識(shí) 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(jìn)展 289
6.2.2水稻抗白葉枯病研究進(jìn)展 291
6.2.3水稻抗病毒病研究進(jìn)展 293
6.2.4水稻抗其他病害研究進(jìn)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(jìn)展 296
6.3.2玉米抗病毒性病害研究進(jìn)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(jìn)展 299
6.4.3大麥抗病功能基因組研究進(jìn)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(guān)鍵科學(xué)問題 306
6.7.1抗病機(jī)制的認(rèn)識(shí) 306
6.7.2抗病基因的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)解析 307
6.7.3抗病基因發(fā)掘和利用 308
參考文獻(xiàn) 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(jī)制 328
7.4.1植物對(duì)昆蟲取食的信號(hào)識(shí)別 329
7.4.2植物抗蟲信號(hào)的傳遞 331
7.4.3作物抗蟲性物質(zhì) 335
7.5基于功能基因組學(xué)研究成果的作物抗蟲育種 337
7.5.1分子標(biāo)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(guān)鍵科學(xué)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(jī)制及作物抗蟲性調(diào)控 341
7.6.3害蟲的遺傳變異與作物持久抗性 342
參考文獻(xiàn) 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(duì)氮的需求 356
8.1.2作物氮轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能研究 356
8.1.3作物響應(yīng)氮信號(hào)的調(diào)控機(jī)制 359
8.2作物磷利用功能基因組研究 360
8.2.1作物對(duì)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(yīng)磷信號(hào)的調(diào)控機(jī)制 364
8.3作物鉀利用功能基因組研究 368
8.3.1作物對(duì)鐘的需求 368
8.3.2作物鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能研究 368
8.3.3作物響應(yīng)鉀信號(hào)的調(diào)控機(jī)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(duì)其他必需大量元素利用的分子機(jī)制研究 370
8.4.2作物對(duì)微量元素利用的分子機(jī)制研究 371
8.5作物養(yǎng)分利用功能基因組研究的關(guān)鍵科學(xué)問題 377
8.5.1作物對(duì)養(yǎng)分吸收的分子機(jī)制解析 377
8.5.2作物養(yǎng)分信號(hào)調(diào)控分子網(wǎng)絡(luò)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(jié) 381
參考文獻(xiàn) 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(xué)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(jī)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(xué)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(xué)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