模式生物研究的现状与和趋势
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2206
一、模式
生物
基因组计划与比较基因组学
模式 生物 基因组计划是人类基因组计划的一个重要组成部分，是人类基因组计划的必要补充并对后者的研究有很大的促进作用。由于人类对自身理解的限制、实验的限制和伦理学的制约，医学、生物学的研究在很大程度上依赖于对一些模式生物的研究。在研究人类基因组的同时，平行地进行一些微生物、植物、动物等模式生物基因组的研究，不仅可为人类基因组研究做方法学和组织工作的积累，而且通过将从模式生物中所得到的数据和资料与人类基因组进行同源性比较，借以阐明人类相应基因的功能。因此，一些与人类基因具有相似性，但结构和基因组成都相对比较简单的生物体就成为进行人类基因组研究的绝好样本，即为人类基因组研究提供参照，对这些模式生物的基因组进行测序和分析，就是模式生物基因组计划。
1 、模式生物基因组计划的内容
模式生物基因组计划最初确定的模式生物有：大肠杆菌、酵母、拟南芥、线虫、果蝇和小鼠等共六种，对这些处于生物演化不同阶段的生物体的研究是认识人基因组结构和功能绝对不可缺少的，在后来的发展中逐渐加入了其它一些模式生物种类，如河豚鱼、斑马鱼等。此外，一些具有重要生产价值的农作物，如水稻基因组等的研究也加入到模式生物基因组计划中来。随着人类基因组计划的不断深入，将会有越来越多的模式生物体加入到模式生物基因组计划中来。
表6-2 一些主要模式生物基因组研究概况
迄今至少已有5种真核生物（酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、果蝇、小鼠和拟南芥菜）、38种微生物完成全基因组序列分析的基因组测序，对功能基因的研究也有所突破。其它的模式生物基因组计划也进展顺利，斑马鱼的测序工作也行将结束。
2 、模式生物基因组计划的应用前景
通过模式生物基因组计划的研究为人类基因组计划提供理想的实验系统，发展新的基因组研究方法和技术，这仅仅只是模式生物基因组计划的基本应用。
模式生物基因组计划最直接的应用体现在生物信息学领域。当人们发现了一个功能未知的人类新基因时，可以迅速地到任何模式生物基因组数据库中检索与之同源的的功能已知的模式生物基因，并获得其功能方面的相关信息，从而加快对该人类基因的功能研究。
模式生物基因组计划在人类疾病（特别是多基因遗传性疾病）的预防、诊断、治疗以及新药的开发等方面也有广泛的应用前景。例如，人类遗传性非息肉性小肠癌相关基因与酵母的MLH1、MSH2基因，运动失调性毛细血管扩张症相关基因与酵母的TEL1基因，都有很高的同源性。
模式生物基因组计划自身研究成果的应用也将给人们的生产、生活带来了更深刻和广泛的影响。从80年代已经开始的对植物遗传物质的修饰已经和正在对人类社会产生愈益巨大的影响。例如，通过遗传修饰生产对某种除莠剂（如Roundup）具有抗性的大豆、棉花、油菜、土豆、玉米等的种子已经育成，而且通过了美国FDA严格的审查，开始在大田播种。美国孟山都公司的抗Roundup大豆在1996年种植了100万公顷，1997年上升到900万公顷，今年将达到2,000万公顷。该公司育成的抗棉铃虫棉花种籽也已经在我国北方大面积长期推广。今年全世界种植的基因组修饰的各种作物大约会超过2,500万公顷。
模式 生物 基因组计划是人类基因组计划的一个重要组成部分，是人类基因组计划的必要补充并对后者的研究有很大的促进作用。由于人类对自身理解的限制、实验的限制和伦理学的制约，医学、生物学的研究在很大程度上依赖于对一些模式生物的研究。在研究人类基因组的同时，平行地进行一些微生物、植物、动物等模式生物基因组的研究，不仅可为人类基因组研究做方法学和组织工作的积累，而且通过将从模式生物中所得到的数据和资料与人类基因组进行同源性比较，借以阐明人类相应基因的功能。因此，一些与人类基因具有相似性，但结构和基因组成都相对比较简单的生物体就成为进行人类基因组研究的绝好样本，即为人类基因组研究提供参照，对这些模式生物的基因组进行测序和分析，就是模式生物基因组计划。
1 、模式生物基因组计划的内容
模式生物基因组计划最初确定的模式生物有：大肠杆菌、酵母、拟南芥、线虫、果蝇和小鼠等共六种，对这些处于生物演化不同阶段的生物体的研究是认识人基因组结构和功能绝对不可缺少的，在后来的发展中逐渐加入了其它一些模式生物种类，如河豚鱼、斑马鱼等。此外，一些具有重要生产价值的农作物，如水稻基因组等的研究也加入到模式生物基因组计划中来。随着人类基因组计划的不断深入，将会有越来越多的模式生物体加入到模式生物基因组计划中来。
表6-2 一些主要模式生物基因组研究概况
| 物 种 | 基因组大小（bp） | 基因数目 | 测序完成年份 |
| 大肠杆菌 | 4.2×10 6 | 4288 | 1997年9月 |
| 酿酒酵母 | 1.2068×10 7 | 6000 | 1996年10月 |
| 拟南芥菜 | 1.0×10 8 | 25000 | 2000年12月 |
| 秀丽隐杆线虫 | 1.0×10 8 | 19099 | 1998年12月 |
| 果蝇 | 1.2×10 8 | 13601 | 2000年3月 |
| 小鼠 | 3.0×10 9 | 30000 | 2003年12月 |
2 、模式生物基因组计划的应用前景
通过模式生物基因组计划的研究为人类基因组计划提供理想的实验系统，发展新的基因组研究方法和技术，这仅仅只是模式生物基因组计划的基本应用。
模式生物基因组计划最直接的应用体现在生物信息学领域。当人们发现了一个功能未知的人类新基因时，可以迅速地到任何模式生物基因组数据库中检索与之同源的的功能已知的模式生物基因，并获得其功能方面的相关信息，从而加快对该人类基因的功能研究。
模式生物基因组计划在人类疾病（特别是多基因遗传性疾病）的预防、诊断、治疗以及新药的开发等方面也有广泛的应用前景。例如，人类遗传性非息肉性小肠癌相关基因与酵母的MLH1、MSH2基因，运动失调性毛细血管扩张症相关基因与酵母的TEL1基因，都有很高的同源性。
模式生物基因组计划自身研究成果的应用也将给人们的生产、生活带来了更深刻和广泛的影响。从80年代已经开始的对植物遗传物质的修饰已经和正在对人类社会产生愈益巨大的影响。例如，通过遗传修饰生产对某种除莠剂（如Roundup）具有抗性的大豆、棉花、油菜、土豆、玉米等的种子已经育成，而且通过了美国FDA严格的审查，开始在大田播种。美国孟山都公司的抗Roundup大豆在1996年种植了100万公顷，1997年上升到900万公顷，今年将达到2,000万公顷。该公司育成的抗棉铃虫棉花种籽也已经在我国北方大面积长期推广。今年全世界种植的基因组修饰的各种作物大约会超过2,500万公顷。
