Đang tải... (xem toàn văn)
1. Khái niệm genome Bộ gen hay hệ gen (hay còn gọi là genome) là tập hợp chứa đựng toàn bộ thông tin di truyền của một cơ thể sinh vật được mã hóa trong ADN ( ở một số virus có thể là ARN ) bộ gen bao gồm những vùng chứa gen lẫn những đoạn không phiên mã. Thuật ngữ genome được winkler giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1953
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ******0o0****** BỘ MÔN: TIN SINH HỌC ỨNG DỤNG GVHD:TS Nguyễn Đức Bách Tìm hiểu ngân hàng genome đối tượng trồng L/O/G/O 1 Nhóm CÁC NỘI DUNG CHÍNH I Ngân hàng genome ? Tìm hiểu số ngân hàng genome số trồng Ý nghĩa ngân hàng genome I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? Khái niệm genome Bộ gen hay hệ gen (hay gọi genome) tập hợp chứa đựng tồn thơng tin di truyền thể sinh vật mã hóa ADN ( số virus ARN ) gen bao gồm vùng chứa gen lẫn đoạn không phiên mã Thuật ngữ genome winkler giới thiệu lần vào năm 1953 I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? Độ lớn hệ gen: • Độ lớn hệ gen đánh giá hàm lượng AND chứa tế bào thể số lượng cặp nucleotit chúng khác nhóm phân loại khác Qua q trình tiến hóa ,hệ gen vsv cấp độ tiến hóa cao có hàm lượng AND nhiều Tất nhiên cấp độ tiến hóa khơng thể hàm lượng AND hệ gen mà thể hiên chủ yếu tổ chức hệ gen I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? Đặc tính hệ gen : • Tính đa dạng phức tạp hệ gen (genome) thành phần cấu trúc mà thể xếp gen hệ gen, thể chỗ : - Họ đa gen - Sự định khu xếp gen - đoạn AND lặp I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? Khái niệm ngân hàng genome • Ngân hàng gen sinh vật tập hợp trình tự DNA cấu thành gen gắn vào Vector, biểu diễn tổng số gen Ngân hàng tạo từ sưu tập DNA tái tổ hợp chuỗi mã hóa lẫn chuỗi khơng mã hóa Khác với ngân hàng cDNA, ngân hàng gen thiết lập loại tế bào sinh vật nghiên cứu I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? • Các ngân hàng genome đặc trưng http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ http://www.ebi.ac.uk/embl/ http://www.ddbj.nig.ac.jp/ II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG A LÚA Lúa (Oryza sativa L.) mơ hình có đặc điểm di truyền giúp người ta dễ dàng hiểu loài khác Việc sử dụng mơ hình tiết kiệm thời gian, tiền bạc so sánh liệu thông tin di truyền loài mà muốn nghiên cứu II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Các tính trạng chống chịu sâu bệnh với gen kháng bền vững, tính trạng chống chịu stress phi sinh học khô hạn, vốn phức tạp đánh giá kiểu hình tìm giải pháp tốt, người ta biết sử dụng thông thạo kho ngân hàng liệu trình tự genome sinh vật giới 10 Lịch sử nghiên cứu trình tự gene lúa Năm Nội dung 1985 Xác định nội dung hợp tác ISRG 1985 1989-1999 Rockefeller Foundation tài trợ chương trình CNSH lúa 1988 Bản đồ di truyền với 135 RFLPs 1994 Bản đồ di truyền với 1385 RFLPs (ĐH Cornell RGP Nhật) 2002 Bản đồ có 6591 ESTs sở YAC contig 2002 Cơng bố thảo giải mã trình tự genome lúa indica 2003 Tạo thư viện cDNA có chiều dài phân tử đầy đủ với 28.000 cDNAs 2004 Hồn tất việc giải mã trình tự genome lúa thơng qua cơng trình Nhật, IRRI, Trung Quốc + hai công ty lớn Monsanto Syngenta 2008-2012 Dự án OMAP Rod Wing dẫn đầu tiến hành viết lại chi tiết trình tự (DNA resequencing) lồi lúa hoang, để so với trình tự gốc 12 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG - Trình tự genome lúa • Với 37544 gen mã hóa protein ( Sakai ctv.2001) • Trình tự DNA chất lượng cao genome lúa chiếm 95%, với độ lớn phân tử 389MB, phủ tất vai nhiễm tâm động 12 nhiễm sắc thể • Có 11 gen tự vệ đọc trình tự ngân hàng gen kháng bệnh đạo ôn Những gen biểu thị mức độ lí tưởng SNP vùng upstream với quy mô 1KB ( Leung 2008, Leung ctv.2001) 13 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Hiện có 69.002 loci dự đoán, 40557 loci chồng lấp FL cDNA ( có 3892 vùng chồng lấp EST lúa) • Cây lúa genome có tính chất tham khảo chuỗi trình tự di truyền genome, thể gen, chức gen, hoạt động có hệ thống gen tương tác với nhau, phân tích tính trạng cho genome trồng khác 14 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Năm 2001, tập đồn Syngenta cơng bố việc hồn thành đọc chuỗi kí tự genome lúa, với khoảng 50000 gen, trung bình gen có khoảng 3000bp • Có khoảng 50000 gen biết, chức gen thay đổi tùy theo giống lúa sử dụng, tảng di truyền giống lúa không giống 15 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Ngân hàng gen IRRI bảo quản 111000 mẫu giống nguồn tài ngun vơ q giá cho lồi người • Việc ứng dụng ngân hàng genome vào lúa giúp giải vấn đề an ninh lương thực 16 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG B KHOAI TÂY • Khoai tây có người giàu nguồn tài nguyên di truyền trồng Các loài mang củ Solanum phân bố rộng rãi châu Mỹ, từ Tây Nam Hoa Kỳ đến miền Nam Chile Argentina từ mực nước biển đến vùng cao nguyên dãy núi Andes Nhiều loài hoang dã vượt qua trực tiếp với khoai tây thơng thường nữa, có loạt kháng sâu bệnh, dung sai sương giá hạn hán đặc điểm khác có giá trị, làm cho chúng trở thành nguồn tài nguyên hữu ích cho việc lai tạo giống 17 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Tuy nhiên, khoai tây di truyền phức tạp gen đa bội chất lượng quan trọng nhiều tính trạng nông học định lượng hiểu rõ Tuy nhiên, hiểu biết thành phần di truyền yêu cầu cho việc phát triển phương pháp chăn ni hiệu Trình tự gen khoai tây cung cấp tăng lớn để đạt hiểu biết tốt khoai tây đặc điểm sinh học, làm sở cho nỗ lực gây giống tương lai 18 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • • Bộ gen khoai tây bao gồm 12 nhiễm sắc thể có chiều dài khoảng 840 triệu cặp sở (đơn bội), làm cho gen thực vật có kích thước trung bình Một chất lượng cao, thích gen chuỗi khoai tây, kết hợp với kỹ thuật lập đồ thành lập tiến liên tục phân tích thơng lượng cao transcriptome, proteome metabolome lời hứa tăng cường triệt để khả để xác định biến thể allen mong muốn gen đặc điểm quan trọng số lượng khoai tây 19 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Potato Genome Sequencing Consortium (PGSC) tìm kiếm để cung cấp nguồn lực để nghiên cứu khoai tây cộng đồng chăn nuôi tương lai gần, cho phép đầy đủ tiềm dựa công nghệ sinh học cải thiện trồng quan trọng phải thực • Khoai tây quốc tế Genome Sequencing Consortium (PGSC) hợp tác 16 nhóm nghiên cứu, Argentina, Brazil, Trung Quốc, Chile, Ấn Độ, Ireland, Hà Lan, New Zealand, Peru, Ba Lan, Nga, Anh Hoa Kỳ PGSC có sở nghiên cứu lâu dài di truyền phân tử khoai tây tổ chức đối tác khác nhau, từ việc xây dựng đồ liên kết di truyền lưỡng bội khoai tây tứ bội 20 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG PGSC xếp hai loại: RH89-039-16 (RH), dị hợp tử lưỡng bội, khoai tây nhiều DM1-3 516R44 (DM), monoploid tăng gấp đôi 21 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • RH89-039-16 PGSC ban đầu bắt đầu với trình tự RH Điều phần dự án xây dựng nhiễm sắc thể lưỡng bội gen khoai tây nhân tạo vi khuẩn (BAC) thư viện 78.000 dịng vơ tính, lấy dấu vân tay thành hàng ~ 7000 contigs đồ vật lý Ngồi ra, BAC-kết thúc giải trình tự công bố công khai Khoảng 30.000 BACS neo vào đồ Ultra High di truyền Mật độ khoai tây, bao gồm 10.000 độc đáo AFLP TM đánh dấu 22 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Từ đồ di truyền vật lý tích hợp, 50 150 BACS hạt giống xác định cho nhiễm sắc thể Huỳnh quang thí nghiệm lai chổ lựa chọn nhân BAC xác nhận điểm neo Các dịng vơ tính hạt giống cung cấp điểm khởi đầu cho chiến lược trình tự BAC-by-BAC Chiến lược bổ sung phương pháp tiếp cận tồn trình tự hệ gen shotgun cách sử dụng 454 GS FLX Illumina GA2 cụ Lắp ráp thích liệu trình tự thực cách sử dụng công cụ công bố công khai tailor-made Sự sẵn có liệu thích giúp để mơ tả sưu tập giống dựa vào khác biệt allen hỗ trợ nhà nhân giống khoai tây để khai thác tiềm di truyền khoai tây 23 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG DM1-3 516R44 Trình tự DM bắt đầu tiến tổng thể lĩnh vực SKSS chậm Dị hợp tử RH hạn chế tiến đồ vật lý làm phức tạp lắp ráp trình tự gen Tồn shotgun trình tự DM1-3 516R44 (CIP801092), monoploid khoai tây tăng gấp đôi sao, dự kiến loại bỏ phức tạp lắp ráp 24 III Ý nghĩa ngân hàng genome • Lưu trữ trình tự genome sinh vật, mơ tả, giải thích, phân tích cho truy cập miễn phí • Lưu trữ genome nhiều loài 25 Thank You! L/O/G/O www.themegallery.com ... I Ngân hàng genome ? Tìm hiểu số ngân hàng genome số trồng Ý nghĩa ngân hàng genome I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? Khái niệm genome Bộ gen hay hệ gen (hay gọi genome) tập hợp chứa đựng toàn thông tin. .. đánh giá kiểu hình tìm giải pháp tốt, người ta biết sử dụng thơng thạo kho ngân hàng liệu trình tự genome sinh vật giới 10 II NGÂN HÀNG GENOME CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG • Ngân Hàng Gen giới lưu giữ... mã hóa lẫn chuỗi khơng mã hóa Khác với ngân hàng cDNA, ngân hàng gen thiết lập loại tế bào sinh vật nghiên cứu I NGÂN HÀNG GENOME LÀ GÌ? • Các ngân hàng genome đặc trưng http://www.ncbi.nlm.nih.gov/