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第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (I)

生物信息学. 第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (I). 农业类数据库. 农业类文献数据库. 农作物基因组数据库 家畜、家禽基因组数据库. Maps Genetics Markers QTLs Sequence Gene Protein Mutant. 农业类文献数据库. 美国农业部国家农业图书馆的数据库是一个较全面的收集了农业信息的数据库 国家农业图书馆主页（ http://www.nal.usda.gov ） AGRICOLA (NAL online catalog).

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第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (I)

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Presentation Transcript

  1. 生物信息学 第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (I)

  2. 农业类数据库 • 农业类文献数据库 • 农作物基因组数据库 • 家畜、家禽基因组数据库 • Maps • Genetics Markers • QTLs • Sequence • Gene • Protein • Mutant

  3. 农业类文献数据库 • 美国农业部国家农业图书馆的数据库是一个较全面的收集了农业信息的数据库 • 国家农业图书馆主页（http://www.nal.usda.gov） • AGRICOLA (NAL online catalog) 动物和牲畜科学、昆虫学、植物科学、林学、水产养殖和渔业、耕作和耕种系统、农业经济学以及土地和环境科学

  4. 农业基因组数据库 • 农业类基因组数据库中包含了大量内容 • 基因或分子标记的染色体位置 • 形态标记连锁图 • 分子标记连锁图 • 分子标记 • 数量性状位点（quantitative trait locus, QTL） • 突变体 • 蛋白质 • 其它（文献、表达谱）

  5. 物理图谱和遗传图谱 果蝇2号染色体 标记 Physical map （物理图谱） 物理图距单位：bp (base pair) Genetic map （遗传图谱） 遗传图距单位：cM (centimorgan, 厘摩)

  6. 2 km 物理图谱和遗传图谱 北山经之首，曰单狐之山，多机木，其上多华草。又北二百五十里，曰求如之山，其上多玉，无草木。又北三百里，曰带山，其上多玉，其下多青碧。——《山海经》 Genetic Map Physical Map For human genome, 1cM≈1M bp

  7. 如何确定两个标记之间的遗传距离？ 交换重组 The distance corresponding to this 1% recombination frequency is called a centimorgan (cM).

  8. 分子标记（molecular marker）

  9. 共线性（synteny） PNAS 1998,95:1971–1974 （一）农作物比较基因组学分析 • 不同物种基因组间的比较 • 染色体上基因的分布 • 相同功能基因的序列比较 • 利用模式植物分析大基因组的基因

  10. 禾本科植物比较基因组数据库 Gramene 数据库（http://www.gramene.org） 以一个物种基因组作模板 • 水稻（rice） • 野生稻（wild rice） • 大麦（barley） • 小麦（wheat） • 燕麦（oat） • 黑麦（rye） • 玉米（maize） • 高粱（sorghum） • 小米（foxtail millet） • 珍珠粟（pearl millet） 与其它物种基因组比较

  11. 分析方法：比较基因组分析 在Gramene 数据库主页点击“COMPARATIVE MAPS” 在Gramene-CMAPs网页点击“Maps” 在Maps网页选择物种(Oryza sativa)，然后点击“Change Species” 在更新后的网页Ref. Set选择需要的图后点击“Show Selected Set’s Maps” 在打开网页选择染色体的编号，点击“Draw selected Maps”显示这条染色体

  12. 分析方法：比较基因组分析 点击“Map options”中“Map set”的“Add Maps left”或“Add Maps right” 选择比较的染色体，点击“Redraw”显示比较图 可以继续比较新的染色体

  13. (Dun et al., Plant J, 2011)

  14. 查找分子标记信息 在Gramene 数据库主页点击“Markers” 在Markers网页输入标记名称查找 在结果页面包含多种信息

  15. 其它农作物数据库 SoyBase http://www.soybase.org/ 大豆分子育种相关数据库，包括遗传图谱、基因、分子标记、QTL 等信息 GrainGenes http://wheat.pw.usda.gov/ 由美国农业部和国家农业图书馆的植物基因组计划支持的麦类作物基因组数据库 MaizeGDB http://www.maizegdb.org/ 玉米基因组信息数据库

  16. CottonDB 棉花基因组数据库 http://www.cottondb.org/wwwroot/cdbhome.php Brassica database 芸薹属基因组数据库 http://brassicadb.org/brad/index.php 茄科基因组数据库 http://solgenomics.net/ tomato、potato、eggplant、pepper、petunia、coffee

  17. 生物信息学 第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (II)

  18. QTL for Meat quality traits 基因组数据库查看QTL信息 • 许多性状受多基因调控（数量性质） • 数量性状位点（quantitative trait locus, QTL）

  19. 鉴定QTL基因 • 大通量鉴定与某一性状相关的cDNA • cDNA芯片分析 • 差减cDNA文库构建，cDNA克隆测序 • 将差异表达的cDNA克隆定位在遗传连锁图上 • 确定染色体位置与已知QTL相对应的cDNA • 分析该cDNA的表达谱 • 分离克隆目标基因 • 基因功能互补实验 • 超量表达目标基因 • 抑制基因功能（RNAi）

  20. 检索QTL数据：Gramene • 在Gramene数据库主页点击“QTL” • 输入QTL名称、性状或其他关键词 • Simple search、Power search • 具体性状QTL目录和注释 • QTL 的在染色体上的位置 Database 2009,2009:bap005

  21. Knock Out, Knock In, Knock Down NEJM 2007, 357:2426-2429 查看突变体（mutant）信息 • 在Gramene数据库主页点击“Genes” • 输入基因名称、性状或其他关键词 • 信息列表 • 基因详细信息

  22. （二）家畜、家禽基因组数据库 ArkDB (http://www.thearkdb.org) 以牛的数据库为例，点击1号染色体 ，选择Map类型（Linkage Maps — MARC2004 (A) : 1，点击打开新页面 查看Map介绍，点击“Draw Map”调出遗传连锁图 点击各分子标记，查看其详细信息

  23. 不同的查询方法 （二）家畜、家禽基因组数据库 http://www.animalgenome.org/ 检索QTL数据 • 在数据库主页的“Resources & Tools”选择Animal QTLdb • 在QTL数据库浏览QTL信息 • 在QTL数据库查询 详细信息 结果

  24. （三）UCSC Genome Bioinformatics http://genome.ucsc.edu/ 基因组浏览器（Genome Browser） • 各种动物的基因组注释数据 • 点击数据库主页的“Genome Browser” • 各个物种的基因组信息 • 查询基因组特定区段和关键词（结果1，结果2） 详细教程： http://www.nature.com/scitable/ebooks/guide-to-the-ucsc-genome-browser-16569863

  25. 生物信息学 第八章 农业类及物种专属数据库的利用 (上机操作)

  26. 熟悉各种农业类基因组数据库，重点以Gramene、ArkDB和AnimalGenome数据库为例，掌握各种内容的查询方法。熟悉各种农业类基因组数据库，重点以Gramene、ArkDB和AnimalGenome数据库为例，掌握各种内容的查询方法。 • 查询猪1号染色体上的QTL信息。挑选其中一个说明该QTL与什么性状相关，及其在染色体上的位置。 • 水稻5号染色体上定位的标记C1018属于什么类型的分子标记？来源于什么组织？序列是否已知？

  27. 4. 参照QTL图谱Oryza sativa Cornell 9024/LH422 RI QTL 1996-8，指出一个与RG136连锁的QTL，说明该QTL控制什么性状，以及该分子标记邻近的分子标记名称。 5. 自学拟南芥专属数据库TAIR （http://www.arabidopsis.org/）

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