快速克隆基因（一）

昨天很重要,它構(gòu)建了我們的記憶。

過去二十年，基因組學(xué)革命導(dǎo)致作物研究、植物育種、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域發(fā)生了翻天覆地的變化，今天，主要的作物品種都有了自己高質(zhì)量的參考基因組，大量的重測(cè)序和泛基因組研究正向我們揭示著新的種間與種內(nèi)的多樣性，基因型與表型的關(guān)系。當(dāng)克隆基因越來越容易，大而復(fù)雜的基因組不再是定位基因中難以攻克的壁壘，百邁客特別推出了<<快速克隆基因，您準(zhǔn)備好了嗎？>>系列1,2,3，與您詳細(xì)解讀這篇文章。

ATCG不規(guī)則的排列組合組成了地球上近870萬個(gè)物種形形色色的遺傳物質(zhì)，而解密其內(nèi)在調(diào)控機(jī)制是生物工作者心心念念?yuàn)^斗的目標(biāo)。1977年，噬菌體ΦX174長達(dá)5375-bp基因組被測(cè)序完成，基因組測(cè)序事業(yè)開始蓬勃發(fā)展，時(shí)至今日，NCBI收錄了超過6000個(gè)真核生物和150,000個(gè)原核生物的測(cè)序數(shù)據(jù)，其中包括禾本科。而基因組研究目的也從單純的科學(xué)研究向?qū)嵺`應(yīng)用發(fā)生著轉(zhuǎn)換?；蚪M學(xué)和生物技術(shù)相結(jié)合，包括標(biāo)記輔助選擇，基因組選擇和基因編輯，已成為育種中不可缺少的工具，功能基因的定位和克隆將會(huì)把這種技術(shù)的結(jié)合作用發(fā)揮更大。

禾本科這個(gè)神奇的科屬，是全球大部分食品飼料來源，為我們提供了超過50％的卡路里，它包括小麥，大米，玉米，大麥，高粱和小米等。大約在4500萬至6000萬年前，現(xiàn)代谷物共享了一個(gè)共同的祖先，雖然禾本科植物親緣關(guān)系較近，但它們的基因組差異比較大，例如，水稻的基因組大小為380M，相當(dāng)于小麥基因組的2.4%。今天，較多的作物基因組被測(cè)序，自2005年水稻基因組測(cè)序完成以來，高粱、玉米、大麥、珍珠粟、小麥基因組相繼測(cè)序完成，這些高質(zhì)量的參考基因組是谷物遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究中的里程碑。

那在基因定位中，參考基因組發(fā)揮著什么樣的作用？如下圖所示，自有參考基因組后，一個(gè)簡單的文獻(xiàn)檢索顯示有關(guān)水稻、擬南芥“基因克隆”的文章數(shù)量已經(jīng)飆升，而2009年完成的2.3-Gb玉米基因組對(duì)克隆基因的數(shù)量影響貌似不是不大，這可能因?yàn)楸M管有高質(zhì)量的可用性參考序列，大基因組仍然是基因克隆的主要障礙。參考序列只是基因組功能的一個(gè)墊腳石，在擁有大而復(fù)雜的基因組的物種中仍然需要?jiǎng)?chuàng)新的定位方法。