原创《莲基因组学和分子生物学进展》：这篇基因组学论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：综述了莲藕基因组学和分子生物学研究进展,主要包括莲核基因组和细胞器基因组测序、系统进化和遗传多样性、重要基因挖掘和功能分析等,并对其今后的研究进行了展望.
关键词：莲；基因组学；分子生物学；研究进展
中图分类号：S645.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2017）18-0041-08
莲属于莲科莲属,是一种古老的双子叶植物,其最早的化石可追溯至早白垩纪晚期,距今100.5百万～113.0百万a前[1],它和水杉银杏等冰川孑遗植物一样,是当今地球上幸存的活化石植物[2],在新石器时代早期即被当时的人类大量采集食用,
7 000 a前即被作为食物进行种植,具有悠久的栽培和驯化历史.莲是集食用、观赏、药用、环保等重要作用为一身的重要水生蔬菜.莲属中国十大名花,其地下茎和莲籽均富含淀粉,可供食用.莲籽可鲜食也可加工成通心白莲、莲籽汁、莲籽粉、莲蓉等,其节、叶、花、蒂、须等都可入药.此外,荷叶的自洁功能[3,4]和千年古莲籽开花之谜[5～7]也吸引着越来越多研究者的兴趣.中国莲栽培主要分布在长江流域、珠江流域和黄河流域,其中以长江中下游种植面积最大,台湾省也有一定面积的莲藕种植.据《中国农业统计资料》（2009年）统计,全国22个省、市（自治区）的莲藕播种面积
25.29万hm2,产量749.9万t.全国子莲的主产区分布在江西省、福建省、湖南省、湖北省、浙江省等地.日本、印度、越南等东南亚国家也有栽培,每年子莲种植总面积5.3万～6.7万hm2.
近年来,莲基因组学和分子生物学发展迅猛,相关研究也愈加广泛和深入.本文综述了莲基因组学和分子生物学研究进展,并讨论了未来可能的研究领域和方向,以供参考.
1 基因组测序和遗传图谱构建
1.1 莲核基因组测序
2013年,中国科学院武汉植物园和美国伊利诺伊大学[8]联合完成了中国古代莲的全基因组测序,组装基因组大小804 Mb,占莲藕基因组的86.5%；基因组中含有57%的重复序列,转座因子占47.7%,对26 685个基因进行了注释,基因的平均长度为6 561 bp.22 803个基因在地下茎、根、叶片或心皮中表达,占基因总数85.5%,其中,持家基因14 477个,组织特异性表达基因3 094个.发现了莲藕在进化过程中存在瓶颈效应和全基因组复制现象,也从基因层面上对莲藕水生生长环境适应性进行了探讨.同年,武汉市蔬菜科学研究所和深圳华大基因[9]合作完成了中间湖野莲的全基因组测序.组装基因组大小为792 Mb,GC含量为38.7%,编码基因40 348个,平均基因长度为
3 431 bp,平均外显子3.68个,外显子和内含子平均长度分别为246、939 bp.发现膜联蛋白基因ANNfam5中存在2个明显的正向选择位点,可能是莲籽保持长久生命活力的原因所在.对莲中淀粉合成相关基因的深入分析表明,其GBSS基因有明显的扩张现象,可能是莲籽及其地下茎中淀粉合成的关键基因.
1.2 莲细胞器基因组测序
2014年,武汉大学[10]对中国莲和美洲黄莲的叶绿体基因组进行了测序,中国莲和美洲黄莲叶绿体基因组全长分别为163 307、163 206 bp,GC含量各占碱基的37.99%和38.01%,编码113个基因.根据叶绿体基因组序列对莲属的系统进化地位进行分析表明,莲科应归类到双子叶植物中的山龙眼目（分类名称）中,约有110百万a的进化历史,中国莲和美洲黄莲的分离时间约在2.41百万a前.
2016年,武汉大学[11]使用单分子实时测序技术（ RT）测定了莲的线粒体基因组,并在从头组装和注释之后构建了线粒体基因组图谱.结果表明,524 797 bp的莲线粒体基因组共有63个基因,揭示了莲线粒体基因组具有进化上的保守性特征,即保留着古老的基因簇和基因数目、高频率的RNA编辑以及低频率的叶绿体片段的插入等现象.
1.3 遗传图谱构建
遗传图谱构建在基因定位和图位克隆中具有重要地位.Yang等[12]利用中国古代莲×美洲黄莲的50株F1代分离群体,利用基因組测序获得的SSR标记和SRAP标记分别构建了第一张中国古代莲和美洲黄莲遗传图谱,美洲黄莲的遗传图谱含11个连锁群,177个标记,全长524.51 cM；其亚洲莲的遗传图谱含7个连锁群,47个标记,全长365.67 cM.随后,Zhang等[13]利用SNP标记将该图谱进一步完善,构建了包含9个连锁群,总长543.4 Mb,由562个序列标签集和156个SSR标记构成的高密度遗传图谱.武汉市蔬菜科学研究所[14]利用鄂子莲1号和鄂莲9号为亲本构建的F2遗传群体结合简化基因组测序技术,构建了一个相对完整的由8个连锁群构成的遗传图谱,该遗传图谱全长556 cM,含891个共整合标记,平均遗传图距为0.74 cM.
近20 a来,随着分子生物学和基因组学等新兴学科的兴起,特别是最近几年,第二代高通量测序技术乃至第三代测序技术的迅速发展,为莲藕基因组学研究插上了腾飞的翅膀.目前,利用基因组测序技术进行莲藕遗传多样性研究、大规模分子标记开发和高密度遗传图谱构建乃至基因定位等成为目前莲藕基因组学研究的热点,必将促进莲藕分子育种的跨越式发展.
2 莲系统进化和遗传多样性
2.1 莲系统进化研究
莲和睡莲科植物具有相似的叶、花器官以及生长环境,在1973年,林奈对莲进行了描述并将其隶属于睡莲科（Nymphaeaceae）睡莲属（Nymphaea nelumbo Linn.）,这一观点为之后200 a内的许多植物学家所接受.然而,莲属和睡莲科其他属在形态、染色体、花粉结构等方面存有显著的差异：如莲属具有不同于睡莲属的独特倒圆锥形的花托和离生的雌蕊[15]；莲属无胚乳,而其他睡莲科植物含有丰富的外胚乳和胚乳[16]；莲染色体基数为8,而睡莲其他属一般为12或17,且染色体形态不同于睡莲其他属[17]；莲属花粉为三沟花粉,花粉覆盖层为网状,花粉外壁具有明显的柱状层结构,和睡莲科其他属的花粉类型不同[18].此外,花粉萌发孔形成时期、萌发孔数目和位置等也不同于睡莲科其他属.这些证据均表明,莲属和睡莲科其他属在分类学上具有显著差异,应把莲属从睡莲科提出并独立成莲科（Nelumbonaceae）.
基因组学论文参考资料：
结论：莲基因组学和分子生物学进展为适合不知如何写基因组学方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于基因抗衰老产品论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
