內容簡介

目錄

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前言1

第1章基因組學在發現與檢測海洋生物多樣性中的應用

1.1全球視野下的海洋生物多樣性與基因組學

1.1.1海洋生物多樣性：結構與功能成分

1.1.2海洋生物多樣性的本質

1.1.3實踐和理論的進步

1.2海洋生物多樣性的分子生物學鑒定

1.2.1對微生物群落多樣性和功能的分析

1.2.2介於微生物和後生動物之間的生物：真核原生生物

1.2.3小型底棲動物群落的多樣性和生態分析

1.2.4DNA條形碼和漁業

1.2.5海洋係統中的幼蟲

1.3海洋生物多樣性和生態係統功能

1.3.1新環境中的微生物

1.3.2生態係統進程中微生物之間的關係

1.3.3環境變化與微生物多樣性

1.4結束語

參考文獻

第2章宏基因組分析

2.1前言

2.2宏基因組學的曆史和應用

2.3宏基因組分析的技術挑戰

2.3.1宏基因組研究策略

2.3.2富集策略

2.3.3基因組DNA的分離純化

2.3.4基因組DNA的擴增

2.3.5宏基因組文庫的構建和分析

2.3.6不依賴文庫的宏基因組分析

2.4生物信息學在宏基因組分析時麵臨的挑戰

2.4.1數據組裝與閤並

2.4.2基因預測

2.4.3功能注釋

2.4.4基於網絡的注釋流程

2.4.5注釋係統的本地安裝

2.4.6高多樣性環境的淺度測序和短讀長技術

2.4.7比較宏基因組學結果展示

2.5展望

參考文獻

第3章種群結構和環境適應性研究中的基因組學技術及其研究進展

3.1技術

3.1.1DNA和RNA研究：EST文庫

3.1.2DNA研究：微衛星

3.1.3DNA研究：單核苷酸多態性（SNP）

3.1.4DNA研究：擴增片段長度多態性（AFLP）

3.1.5DNA研究：高通量測序

3.1.6DNA和RNA 研究:目標基因分析

3.1.7DNA研究：條形碼技術

3.1.8RNA研究：微陣列或基因芯片

3.1.9RNA 研究：Q-PCR

3.2種群基因組學

3.2.1分析：選擇、局限性和注意事項

3.3種群基因組學在海洋環境中的實際應用

3.3.1海洋中的擴散：從幼體發育到本地適應和物種形成的過程

3.3.2海洋生物入侵：用基因組學方法研究入侵物種

3.3.3揭示水産養殖種群中雜種優勢的遺傳基礎

3.3.4基因多樣性和種群適應性

3.4錶達研究和環境基因組學

3.4.1棲息地範圍的定義：生物地理學

3.4.2基因芯片:識彆與適應性有關的生化通路

3.4.3基因組的可塑性與季節波動

3.4.4對極端環境的適應

3.5總結和展望

參考文獻

第4章動物係統發育:基因組有很多話要說

4.1引言

4.2動物係統發育的起源

4.2.1以前的策略是基於體腔進化的假設

4.2.2通過分支係統分析法篩選更多的特徵

4.2.3小核糖體RNA基因和動物係統發生的新觀點

4.2.4新觀點的局限性

4.3係統基因組學的優缺點

4.4係統基因組學解析動物親緣關係

4.4.1真體腔動物分類的爭議和分類取樣的重要性

4.4.2係統基因組學是否可以解釋動物親緣關係

4.5後生動物親緣關係的係統基因組框架圖

4.5.1挑戰根深蒂固的分類：後口動物

4.5.2毛顎動物門歸入兩側對稱動物進化樹

4.5.3阿剋爾扁形蟲是最原始的兩側對稱動物嗎？

4.5.4更深入的原口動物親緣關係研究

4.6總結：動物係統發育的前景

參考文獻

第5章後生動物的復雜性

5.1復雜性的途徑

5.2領鞭毛蟲類：後生動物的多細胞進化

5.3海綿動物的進化：體軸、細胞類型和皮層

5.4絲盤蟲：生而簡單還是高度簡化

5.5刺胞動物：身體簡單，基因復雜

5.5.1海葵基因組

5.5.2刺胞動物 BMP 模式和兩側對稱的背—腹軸的進化

5.5.3刺胞動物 Hox 基因和前後軸的演化

5.5.4刺胞類與兩側對稱動物體軸的同源性比較

5.5.5刺胞類中胚層的演化

5.5.6刺胞動物“神秘的”復雜性

5.6蛻皮動物：現有係統之外的動物

5.7冠輪動物：引齣新觀點的進化分支

5.8海兔：從神經迴路到神經轉錄組學

5.9沙蠶：祖先細胞的復雜性和基因組特徵

5.10可變剪接：調節基因組復雜性的基本層麵

5.11海膽：後口動物基部意想不到的功能類群

5.12文昌魚和脊索動物原型

5.1.3海鞘：發育過程中的改變和不變

5.1.4展望

參考文獻

第6章海洋藻類基因組

6.1什麼是藻類？

6.2為什麼說藻類是有趣的？

6.3內共生學說和藻類的起源

6.4藻類和海洋生態係統

6.4.1地球演化中浮遊生物的多樣性

6.4.2藻類：浮遊植物中的重要成分

6.4.3基於高通量測序技術對浮遊生態係統的探索

6.4.4浮遊生態係統的多樣性和動態性

6.4.5基於生物個體途徑探索浮遊藻類生物學

6.4.6巨藻基因組

6.5展望

參考文獻

第7章基因組學技術在水産養殖與漁業上的應用

7.1前言

7.2基因組學技術和資源

7.2.1遺傳連鎖圖譜

7.2.2輻射性雜交（RH）作圖

7.2.3基於BAC的物理圖譜

7.2.4高質量基因組圖譜

7.2.5功能基因組學技術

7.3基因組學技術在水産生物育種和繁殖研究中的應用

7.4基因組學技術在水産生物生長和營養研究中的應用

7.4.1前言

7.4.2與肌肉生長相關的骨骼肌轉錄變化

7.4.3外界因素影響下的骨骼肌轉錄組變化

7.4.4基因組學技術在肝功能研究中的應用

7.4.5結論與展望

7.5基因組學技術在海産品質量和安全研究中的應用

7.5.1影響海産品質量的各種因素

7.5.2基於基因組學和蛋白質組學方法評價魚類肉質

7.5.3其他質量性狀

7.5.4海産品安全

7.5.5海産品的品種認定和溯源

7.6基因組學技術在宿主—病原體相互作用研究中的應用

7.6.1魚類的宿主—病原體相互作用

7.6.2宿主免疫反應的轉錄組特徵

7.6.3遺傳連鎖圖、RH作圖和物理圖譜如何闡明魚—病原體的

相互作用

7.6.4貝類宿主—寄生蟲的相互作用

參考文獻

第8章海洋生物技術

8.1海洋生物技術概覽

8.2基因組學如何影響海洋生物技術

8.3通過微生物群落宏基因組、單個物種的全基因組及數據挖掘來

擴充基因資源

8.3.1全基因組

8.3.2宏基因組不斷增長的貢獻

8.4海洋生物技術在發現天然産物、新藥物和白色生物技術中

的應用

8.4.1病毒

8.4.2古細菌和細菌

8.4.3藻類

8.4.4藻類用於生産生物柴油

8.4.5藻類用於生産酒精

8.4.6藻類用於生産氫氣

8.4.7藻類用於生物質發酵

8.4.8海洋基因組和藻類燃料

8.4.9藻類細胞工廠

8.4.10海洋真菌

8.4.11後生動物

8.4.12結論

參考文獻

第9章實踐指南：基因組學技術及其在海洋生物學方麵的應用

9.1序列數據産生

9.1.1經典基因組測序技術

9.1.2第二代測序技術

9.1.3其他新的高級DNA測序方法

9.1.4結論

9.2生物信息學應用數據管理

9.2.1數據建模和存儲

9.2.2數據訪問

9.2.3常用的文件格式

9.3DNA 序列分析

9.3.1EST 分析

9.3.2基因預測

9.3.3基因組注釋及其他

9.3.4比較基因組學和功能分類

9.3.5主要公共序列數據庫和其他資源

9.4基於高通量技術的轉錄組分析

9.4.1微陣列技術的基本原理

9.4.2基因錶達分析

9.4.3數據共享和公共數據資源庫

9.4.4基因錶達分析章節的總結

參考文獻

詞匯錶

前言/序言

前言

基因組學（genomics）可定義為研究基因組（genome）結構、功能與多樣性的科學，而基因組則是某一特定生物包含的所有遺傳信息的總稱。基因組學方法與傳統生物學方法的主要差彆在於研究的規模，因為基因組學的目標在於廣泛分析大量的基因，甚至可能涉及組成基因組的全套基因，而不再局限於一個或少量基因。因此，很難定義傳統生物學方法終止和基因組學方法起始的界限，甚至可能暗示這兩種方法之間不存在本質的差彆。這是一種極端的看法，然而從本書闡明的例子來看，對適用於基因集分析的高通量研究方法的發展訴求，極大地促進技術進步，也導緻探索生物學新方法的開發。

基因組學是一門新學科，起始於最初嘗試通過測定基因組DNA序列或大量的cDNA序列來獲得單個物種的大規模測序數據。早期的測序過程花費昂貴，因此研究者主要將精力集中在包括大腸杆菌（Escherichia coli）、酵母（Saccharomyces cerevisiae）、綫蟲（Caenorhabditis elegans）、果蠅（Drosophila melanogaster）和擬南芥（Arabidopsis thaliana）等在內的模式生物上。這些生物大量序列數據的獲得促進瞭其他基因組學研究工具的發展，譬如微陣列係統就可用來分析基因的錶達和序列標識的突變體等。

這些早期基因組研究的模式生物並不代錶海洋生物，因此對海洋生物的生物學、生態學和演化曆史等的研究遠遠落後於基因組學方法在幾種陸地模式生物中的應用程度。近些年來這種狀況有所改觀，主要基於DNA測序費用的大幅下降以及對大數據分析能力的提高。測序花費的下降不僅使得基因組學方法應用於更多更廣的生物種類，而且也開啓瞭包括應用創新性測序方法的宏基因組學和宏轉錄組學在內的諸多全新的基因組學研究領域。海洋生物學一直處在這些新應用領域的前沿。

基因組學研究方法正廣泛應用於解決海洋生物學的眾多難題，諸如通過探索海洋生物眾多的係統發育多樣性來研究發育過程的進化，探討在全球的地球化學循環中發揮重要作用的海洋生態係統，研發新的生物大分子以及理解重要海洋生態係統之間的生態關聯作用。這些領域在探索全球氣候變化時發揮越來越重要的作用。

本書的目標是概述基因組學方法應用於海洋生物學研究領域中應用的最新進展。每章包含一個特定領域，對該領域做一個介紹，而且對基因組學方法如何適應該領域研究的特殊需求進行詳細說明。最後一章探討基因組學技術在實際應用中的問題，重點探討生物信息學方麵麵臨的挑戰。本書多個章所涉及的研究領域還將在“海洋生物基因組學進展”係列叢書（the Advances in Marine Genomics book series）中開展進一步的探討。

第1章探討基因組學技術如何應用於探索和檢測海洋環境中的生物多樣性。考慮到全球氣候加速變化，全球氣溫變暖越來越影響諸多重要的海洋生態係統，本章將重點討論海洋中生物多樣性是如何構成生態係統，以及這些不同等級層次的生態係統之間相互影響的重要性。在研究生物多樣性時，基因組學方法將從分類層次、基因水平和功能水平三個層麵來描述。

第2章探討快速發展的宏基因組（或稱環境測序），其序列分析方法應用於幾個或多個物種構成的群落而非單個孤立的個體。宏基因組學將作為一門新學科來描述，重點提及在海洋生態係統中的重要作用。本章重點闡明宏基因組學方法的創新特性，特彆是能對生態係統提供全球視野，並可提供描述不能在實驗室中培養的生物方法。對近來研發的宏轉錄組學和宏蛋白質組學等方法也展開瞭討論。本章給新近進入這個領域的研究人員提供瞭一些有用的建議。

第3章討論基因組學方法在群體水平上研究海洋生物的最新應用。從DNA和RNA水平來探討，前者可闡述諸如生物多樣性的測度、物種疆界的勘察和物種漂移的評估等問題，後者可提供信息以說明通過基因錶達的選擇過程或調控來適應特殊的棲息地。一個物種對環境乾擾的適應能力信息將對預測氣候變化或其他人為因素的效應至關重要。本章先對可用於在DNA和RNA水平上進行分析的可行性方法做一綜述，接著討論這些工具對研究問題的相對優點，最後通過一些例子來說明基因組學方法如何用來解答海洋環境中群體結構和動態變化與生態係統等問題。

接下來的兩章將集中探討基因組學對多細胞生物研究的影響。第4章講述基因組學方法已用於促進對多細胞生物係統發生的理解。早期對多細胞生物進化曆史的推演，隻是基於形態學與發育特徵，但是由於曾經復雜的世係齣現形態簡化，以及用於計算和評估這種特徵的方法存在內在難度等原因，因此，推演很容易齣現錯誤。隨著基於基因的係統進化分析方法的引入，這個研究領域發生瞭翻天覆地的變革，從而形成瞭所謂的動物係統發育的“新視野”，但多細胞生物的諸多關係方麵還是未知或相互矛盾的。現在不少科學傢正在應用基於更全麵的基因組規模的大數據係統基因組學方法，來闡述這些科學問題。本章描述基因組信息是如何用於係統基因組學研究，並舉瞭一些由這些方法産生重要進展的例子（譬如近來對脊索動物進化關係的重新評估）。海洋生物基因組學概論 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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