比较基因组学与分子进化
Comparative genomics and molecular evolution
左 元 梅 博士, 教授 2010. 10.13
1
课程特色
•必要性 •可行性 •应用性
2
本课程开设的必要性
1. 大量模式生物测序工作的完成 2. 公共资源数据体系的大规模建立
(NCBI, USA; EMBL, European; DDBJ,Japan) 3.面对海量数据，如何从这些数据中获得自己想要的知识，
第一个亚洲人全基因序列图谱, 2007.11月公布, 3.恒河猴（rhesus macaque，Macaca mulatta）的基因组图谱.
Science, 316: 240-243. April 2007. 4.首张猫基因组草图完成,
Genome Res. 17:1675-1689, 2007 狗、小鼠、大鼠以及黑猩猩等在内的基因组“俱乐部”
Evgeny Nudler, 5/16/2008)
5.科学家破解根结线虫基因组 ,
<<自然—生物技术》（Nature Biotechnology），doi:10.1038/nbt.1482，
Pierre Abad，Patrick Wincker, 7/29/2008）
12
Released Genome Projects, 2008
11
Released Genome Projects, 2008
1.首个甲虫基因组问世 (Nature，doi:10.1038/nature06784， Tribolium Genome Sequencing Consortium, 3/26/2008）
2.中美联合绘就番木瓜基因组草图 Nature，452, 991-996 ，Ray Ming, Maqsudul Alam ,4/24/2008)
•由于进化的原因，许多生命活动的基本方式在地球 上的各种生物物种中是保守的，这是模式生物研究 策略能够成功的基本基础。
4
模式生物
基本共同点： 1.有利于回答研究者关注的问题，能够代表生物界的某一大类群； 2.对人体和环境无害，容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖； 3.世代短、子代多、遗传背景清楚； 4.容易进行实验操作，特别是具有遗传操作的手段和表型分析的方法
in progress , complete Drosophila melanogaster, beetle, bee
in progress, complete Arabidopsis thaliana, rice, soybean, maize
in progress, complete Human, mouse, rat, cow, dog, chimpanzee
5
6
Genome project
Resourse
number
Microbial genomes 347
Fungal genome
834
Parasitic genome
>38
Insect genome
44
Plants
34
Mammals
43
Other animals
84
6.丝盘虫完整基因组测序完成
•丝盘虫是拥有最小核基因组的多细胞动物之一，但其包含的用于基因调控的特征序列 可在更复杂的动物和人类身上发现。该项研究将丝盘虫定义为动物进化的一个关键点。 •与包含30亿个碱基对的人类核基因组相比，丝盘虫只有9800万个碱基对 .丝盘虫的线 粒体基因组的大小比那些可在绝大多数动物身上发现的要大2倍以上，这些动物具有大 多数原始生物一样的基因、内含子（染色体DNA链上有许多段不表达的碱基序列，被 称为内含子）及间隔序列。 •丝盘虫与人类共享了超过80%的基因，这种动物保留了与刺胞动物和两侧对称动物最 后共同祖先的很多特征，它们存在于距今6亿多年前 .
in progress, complete C.elegans, zebrafish, chicken,
Data from NCBI and TIGR database7
Number of Genes in
8
9
Released Genome Projects, 2007
1. 全球第一张白种人基因组图谱, 7月由美国科学家公布 . 2. 中国人基因组图谱(又称“炎黄一号”)，
搜集、管理、处理、分析、释读能力的要求迅速提升，
4.比较基因组学和分子进化已经成为生命科学研究的核心和不可分割的学科。
5.人类基因组计划的巨大潜力去改善人类的健康状况并使人类更好地生存
3
模式生物 (model organism)
•生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用 于揭示某种具有普遍规律的生命现象，此时，这种 被选定的生物物种就是模式生物。比如，孟德尔在 揭示生物界遗传规律时选用豌豆作为实验材料，而 摩根选用果蝇作为实验材料，在他们的研究中，豌 豆和果蝇就是研究生物体遗传规律的模式生物。
3.科学家绘出鸭嘴兽基因组草图 .
(Nature, 453, 175-183，Wesley C. Warren，Richard K. Wilson ,5/8/2008)
4.古老蛋白塑造细菌紧凑基因组 (Science，Vol. 320. no. 5878, pp. 935 – 938，Christopher J. Cardinale，
status
model
complete
E.coli
in progress, complete S. cerevisiae, mushrooms
in progress, complete AIDS, SARS
in progress, complete Brugia malayi, Heterodera glycines
10
Released Genome Projects, 2007 5.衣藻（一种单细胞土生藻类）的基因组测定完成 . Science, 318 : 245 - 250 . 12 October 2007:
6.海葵基因组海葵基因组(Nematostella vectensis) Science . 317: 86 – 94. 6 July 2007: