基因组计划
一.人类基因组计划
人类基因组计划:人类基因的长度为3.0×109 bp,含有5.0×104到1.0×105个基因。人类基因组计划于1990年正式出台和实施,它的第一位负责人就是DNA分子结构的发现人之一的沃森。这项计划中的一个具体目标是要测出人类基因组全部的30亿个碱基序列。这是一项巨大的工程,有人把它比喻为新的“曼哈顿工程”和“阿波罗计划”,有人则把它比喻为编制一部反映人类全部遗传信息的大百科全书。假定每10个基因为一卷,这部大百科全书就是1万卷,平均每卷30万字,总字数30亿;按每测一个碱基1美元计算,这个计划将耗资30亿美元。
为了实现完全“读出” 3.0×109 bp个碱基序列,人类基因组计划还有一些阶段性的目标。第一阶段的目标是要建立标记紧密的遗传连锁图,这个连锁图的遗传标记很丰富,间距要求小于0.5cm,这项任务已于1995年完成;第二阶段是建立YAC、BAC、Cosmid片段重叠群的物理图,这项任务已于1998年完成;每三阶段才是大规模的测序。
不过完成测序仅仅是破译了这30亿个信息单位,相当于编出了一部“词典”,要进一步“造句”、“作文”、“著书立说”还不知有多少艰巨的任务要完成。因而,一些科学家已经在策划下一个计划,即对基因组功能进行系列研究,并绘制出细胞的全蛋白质图式的“后基因组计划”。
人类基因组研究的意义是巨大的,它将促进人们从根本上了解各种遗传病、癌症、心血管病及精神病的发病机理、诊断和防治途径,从分子水平揭示发育的遗传程序及其进化,并进一步阐明形态进化,它也将促进农作物基因组计划的实施和计算机技术的开发和升级。
二.植物基因组计划
在人类基因组计划的影响和推动下,现在已经完成基因组测序的包括:与人类疾病相关的11种病原菌,与工业和基础研究有关的5种细菌,还有已于1996年完成的酶母菌和2000年即将完成的线虫、果蝇等。
植物基因组计划在近几年有了极大的发展。在几乎所有的重要的作物物种中,都开始了基因组的研究。最令人瞩目的是日本的水稻基因组计划。水稻基因组相对较小,仅含4.0×108 bp个碱基,目前已作为植物基因组研究的模式植物。日本水稻基因组计划自1991年实施以来,几年的时间便完成了2000个DNA标记的遗传图谱的构建;从1998年开始便进入了第二阶段——DNA测序阶段,这个阶段预计需要10年,到2007年结束,这10年的最初5年将确定5亿个碱基,相当于全部碱基的25%,后5年,在良好的系统和先进的DNA测序技术的保证下,将完成全部碱基对的测定。
我国于1992年正式宣布开始开展水稻基因组项目的研究,经过几年的努力,已于1997年1月向全世界宣布了洪国藩院士首次成功构建的水稻基因组物理图谱。所谓基因组物理图谱包含三层意思:一是把水稻12条染色体的全部片段编上序号,不能漏编,不能增加,不能颠倒;二是在任何时候,可以不经任何拆卸步骤,并能根据需要取走任何一个片段;三是沿着染色体组在每隔一定间距的片段上标上特定的符号。
目前,水稻基因组计划已开始了大规模的测序阶段,一旦获得成功,我们将最终在分子水平解开水稻的全部遗传信息,为今后有序地改良水稻品种,培育高产水稻提供科学依据,也可为解决全球一半以上人口的粮食问题做出重要的贡献。
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