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重磅!国内首部《植物基因组学》出版

已有 3979 次阅读 2020-3-31 07:46 |系统分类:教学心得

自 20 世纪末人类基因组被测序以来,整个生命科学研究至今都处在“基因组浪潮”中。同样,自 20 世纪末和 21 世纪初双子叶十字花科植物拟南芥及单子叶禾本科作物水稻的全基因组序列被精确测定以来,植物科学研究也一直处于“基因组浪潮”中。


可以说,研究植物基因组学已成为植物科学研究的核心,特别是植物分子生物学和遗传学研究的核心。虽然我本人和我的实验室一直从事水稻基因组学研究,也在不断追踪与探索最新的植物基因组学研究方法和技术,但是,我认为我们一直缺乏一本系统、前沿和权威的植物基因组学教科书。幸运的是,浙江大学樊龙江教授和他的团队,历经数年精心编写了这本《植物基因组学》,我很荣幸能先睹这部巨著的书稿,也非常高兴为该书作序。


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樊龙江教授有植物基因组学和生物信息学教学的丰富经验,也有多年从事植物基因组学前沿研究的经历,更重要的是他有编写这部教科书的热情和强烈的责任感。我读完全书,感觉这是一本系统、全面和前沿的植物基因组学教科书,语言简洁、可读性强,是能够为越来越多有志于从事植物科学研究的本科生、研究生及青年科研人员提供从入门到独立开展植物基因组学研究的指导的参考书,值得向广大读者推荐。


我相信随着更精确的测序技术的发展,将能够获得更完整、更高质量的植物基因组参考序列,植物遗传多样性之谜也将随着植物泛基因组的深入研究和基因组、表型组等大数据分析技术的发展被逐步揭开。目前的基因组研究技术可为植物基因组序列多态性、植物进化和作物驯化、基因定位、基因组高效编辑和基于全基因组信息的作物遗传育种提供快速、精准的信息,从而推动整个植物科学的发展。我希望这本教科书能引导更多的本科生、研究生喜爱植物基因组学这门新兴和朝气蓬勃的学科,并从中受益良多。

 

韩斌

(中国科学院国家基因研究中心主任、中科院分子植物科学卓越 创新中心主任、中科院上海植物生理生态研究所所长,中科院院士)   


 本文为韩斌院士为《植物基因组学》所作“序”,有删减,标题为编者所加。



主编简介


樊龙江

浙江大学作物科学研究所/生物信息学研究所教授,作物遗传育种/生物信息学专业博士生导师。主要研究领域为植物基因组及其进化等,在Nature Ecology & Evolution ,Genome Biology ,PNAS等刊物上发表论文90余篇。主讲生物信息学、植物基因组学等课程,主编《植物基因组学》和《生物信息学》两本规划教材。


编辑推荐

目前,我们对植物基因组的认识已相当深入,但至今没有一本专门的教材对这些知识进行总结。本书主编具有植物基因组学和生物信息学教学的丰富经验,以及多年从事植物基因组学前沿研究的经历,在出版过程中,编委团队审稿之细致、治学之严谨,令人印象深刻。一本优秀的教材,凝聚了编委团队的研究成果和心血,体现了知识和技能的广度与深度,包含了学科的基础知识和最新进展,作为国内第一本《植物基因组学》教材,本书正是这样一本系统、前沿、权威的教科书,值得向广大读者推荐。


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《植物基因组学》

樊龙江 主编

北京:科学出版社,2020.3

科学出版社“十三五”普通高等教育研究生规划教材 

创新型现代农林院校研究生系列教材

ISBN 978-7-03-063313-2

责任编辑:张静秋 文茜


内容简介

《植物基因组学》分为总论和各论两篇,分别包括 15 章和 10 章。总论系统介绍了植物基因组学的基础理论和方法,包括植物基因组测序拼接、转录修饰、进化选择、育种利用,以及植物单细胞基因组、三维基因组和合成基因组等前沿研究,同时兼顾植物群体基因组和细胞器基因组等主题。总论提供了植物基因组的总体概貌和共性知识。各论着重介绍了代表性植物物种(如模式植物、重要农作物和进化起源相关植物)的基因组。各论展现了植物基因组的多样性和异质性。本教材适用于植物学及农学等相关专业本科生和研究生。


本书目录

目录
Contents
第一篇 总论
第1-1章 绪论002
第一节 基因组及基因组学概念 002
一、基因组基本概念 002
二、基因组学及其技术概述 004
三、基因组学发展简史 006
第二节 植物基因组测序历史与特征 011
一、植物基因组测序历史及其进展 011
二、植物基因组特征 013
第三节 植物基因组学展望 015
一、植物基因组学研究路线图 015
二、植物基因组学面临的挑战与展望 016
第1-2章 植物基因组测序与拼装 018
第一节 基因组概貌调查 018
一、细胞遗传学分析 018
二、基因组调查测序与K-mer分析 020
第二节 植物基因组测序 023
一、目前主要测序技术 023
二、植物基因组测序策略 025
第三节 植物基因组拼接组装 026
一、基因组拼接 026
二、染色体水平组装 029
第1-3章 植物基因组构成 032
第一节 植物基因组大小与基本结构 032
一、植物基因组大小 032
二、植物基因组基本结构 034
第二节 植物基因组主要构成因子 035
一、蛋白质编码基因 035
二、非编码基因 043
三、重复序列 051
第1-4章 植物基因组转录 054
第一节 植物基因组转录概述 054
一、转录组及其测定 054
二、基因转录水平分析 056
三、植物基因组转录调控 057
第二节 植物基因组转录特征 058
一、植物转录本构成及其数量 058
二、蛋白质编码基因转录水平与特征 059
三、发育和环境胁迫下编码基因转录变化 062
四、发育和环境胁迫下非编码基因转录变化 065
第1-5章 植物基因组表观遗传修饰 068
第一节 植物基因组甲基化 068
一、DNA甲基化及其测定 068
二、植物发育与胁迫过程DNA甲基化变化 073
第二节 植物基因组印记 075
一、基因组印记概述 075
二、植物基因组印记研究举例 079
第1-6章 植物基因组进化 083
第一节 植物基因组起源与复制 083
一、植物基因组起源与进化 083
二、基因组复制 088
第二节 基因组突变、重组与转座 089
一、DNA突变与修复 089
二、同源重组 091
三、转座 096
第三节 基因组多倍化 098
一、基因组片段倍增 098
二、基因组多倍化方式 102
三、基因组多倍化后二倍化过程 105
第四节 其他基因组进化机制 107
一、横向基因转移 107
二、B染色体 110
第1-7章 植物群体基因组 113
第一节 群体基因组学概述 113
一、群体基因组变异检测 113
二、群体基因组进化分析方法 114
三、基因组选择信号检测方法 116
四、泛基因组分析 118
第二节 自然群体基因组特征与自然选择 119
一、自然群体基因组变异 119
二、群体起源和进化历史 121
三、自然选择位点及其特征 123
第三节 作物群体基因组特征与人工选择 125
一、人工选择对作物基因组的影响 125
二、作物群体结构 131
三、作物基因组人工选择位点 133
四、遗传渐渗与环境适应 136
五、作物泛基因组 136
第1-8章 植物单细胞基因组 139
第一节 单细胞基因组学概述 139
一、单细胞及其基因组研究历史 139
二、单细胞基因组学关键技术 141
第二节 植物单细胞基因组研究 147
一、植物单细胞基因组研究案例 147
二、植物单细胞基因组学展望 149
第1-9章 植物三维基因组 152
第一节 三维(3D)基因组学概述 152
一、三维基因组及其分析技术 152
二、三维基因组学应用领域 156
第二节 植物三维基因组研究 162
一、基于三维构象的植物基因组组装 162
二、植物基因组三维构象与调控元件特征 163
第1-10章 植物合成基因组 166
第一节 合成生物学概述 166
一、合成生物学概念及其技术 166
二、植物合成基因组意义与展望 171
第二节 植物基因组设计与合成 172
一、植物次生代谢途径人工合成 173
二、光合途径与高光效植物创制 175
三、植物底盘基因组 178
第1-11章 叶绿体基因组 180
第一节 叶绿体基因组概述 180
一、叶绿体及其基因组测序进展 180
二、叶绿体基因组结构与转录 183
第二节 叶绿体基因组特征与利用 187
一、叶绿体基因组进化缓慢 187
二、叶绿体基因组横向转移 187
三、叶绿体基因组利用 189
第1-12章 植物线粒体基因组 192
第一节 植物线粒体基因组概述 192
一、植物线粒体及其基因组测序进展 192
二、植物线粒体基因组结构 193
第二节 植物线粒体基因组特征与利用 197
一、线粒体基因组大小跨度大 197
二、动植物线粒体基因组存在明显差异 199
三、RNA编辑 202
四、植物线粒体基因组利用 203
第1-13章 植物功能基因组学 205
第一节 功能基因定位与关联 205
一、数量性状基因座定位 205
二、全基因组关联分析 207
三、混池分离分析 209
第二节 突变体创制与分析 211
一、理化诱变 212
二、插入突变 214
第三节 基因功能分析技术 216
一、基因编辑 216
二、RNA干扰 223
三、植物表型组学技术 225
第1-14章 组学数据育种利用 229
第一节 组学数据与作物育种 229
一、作物育种过程及其遗传本质 229
二、作物组学数据育种利用途径 231
第二节 作物育种选择的基因组学解析 237
一、遗传重组率图谱 238
二、作物遗传传递及其变异 239
三、杂种优势 243
第三节 组学相关育种技术 247
一、基因组选择 247
二、大数据技术及其育种利用 249
第1-15章 植物基因组数据资源 255
第一节 综合性基因组数据资源 255
一、国际公共基因组数据库 255
二、植物综合性基因组数据库 256
第二节 植物转录与修饰相关数据资源 259
一、植物转录相关数据库 259
二、植物表观遗传修饰相关数据库 262
第二篇 各论
第2-1章 拟南芥基因组 266
第一节 拟南芥基因组概况 266
一、拟南芥及其系统发生关系 266
二、基因组测序历史与进展 267
三、基因组基本构成及其数据库 269
第二节 拟南芥基因组特征与进化 273
一、首个植物基因组倍增证据 273
二、植物模式基因组构成 274
三、植物自然群体基因组变异 276
第三节 拟南芥基因组转录与功能 277
一、拟南芥基因组转录与修饰 277
二、拟南芥功能基因及其基因组分布 280
第2-2章 水稻基因组 282
第一节 水稻基因组概况 282
一、稻属系统发生关系与基因组大小 282
二、基因组测序历史与进展 285
三、基因组基本构成及其数据库 288
第二节 水稻基因组特征与进化 292
一、古老多倍体 292
二、基因组提供籼稻与粳稻驯化起源的证据 293
三、栽培稻可能发生去驯化过程 295
第三节 水稻基因组转录与功能 297
一、基因组转录与修饰 297
二、重要农艺性状功能基因位点 301
第2-3章 玉米基因组 304
第一节 玉米基因组概况 304
一、玉蜀黍属系统发生及其基因组测序进展 304
二、基因组基本构成及其数据库 309
第二节 玉米基因组进化与功能 311
一、基因组特征与进化 311
二、基因组转录与功能 315
第2-4章 小麦基因组 320
第一节 小麦基因组概况 320
一、小麦系统发生及其基因组测序情况 320
二、普通小麦基因组基本构成及其数据库 325
第二节 小麦基因组进化与功能 327
一、基因组特征与进化 327
二、基因组转录与功能 334
第2-5章 大豆基因组 342
第一节 大豆基因组概况 342
一、大豆系统发生及其基因组测序情况 342
二、基因组基本构成及其数据库 345
第二节 大豆基因组进化与功能 347
一、基因组特征与进化 347
二、基因组转录与功能 349
第2-6章 棉花基因组 355
第一节 棉花基因组概况 355
一、棉属系统发生及其基因组测序进展 355
二、棉花基因组基本构成及其数据库 358
第二节 棉花基因组进化与功能 359
一、基因组特征与进化 359
二、基因组转录与功能 362
第2-7章 油菜基因组 369
第一节 油菜基因组概况 369
一、油菜基因组大小及其测序进展 369
二、油菜基因组基本构成及其数据库 372
第二节 油菜基因组进化与功能 373
一、甘蓝型油菜基因组特征与进化 373
二、基因组转录与修饰 376
三、功能基因基因组关联分析 380
第2-8章 蔬菜基因组 385
第一节 蔬菜基因组概述 385
一、蔬菜主要种类及其基因组测序情况 385
二、蔬菜基因组特征与进化 389
第二节 蔬菜基因组功能与利用 393
一、番茄果实发育相关功能基因 393
二、蔬菜瓜果风味功能基因 394
第2-9章 林果花卉基因组 400
第一节 林果花卉基因组概述 400
一、主要林果花卉种类及基因组大小 400
二、林果花卉基因组测序概况 402
三、林果花卉基因组特征与进化 407
第二节 林果花卉基因组功能与利用 413
一、风味和营养形成相关功能基因 413
二、花卉观赏性状相关基因 416
三、其他重要性状基因位点鉴定 418
第2-10章 非维管束植物基因组 420
第一节 绿藻基因组 420
一、绿藻基因组概述 420
二、绿藻基因组特征及其进化 423
第二节 轮藻基因组 427
一、轮藻系统发生关系及其基因组 428
二、陆地植物遗产基因 429
第三节 苔藓类植物 434
一、苔类基因组 434
二、藓类基因组 438
主要参考文献 444
附录1 植物基因组测序物种清单 446
附录2 主要中英文术语释义 456


本期编辑丨王芳

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