分子设计育种  090102M04003H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:高彩霞,田志喜,李家洋,陈明生,储成才
授课时间: 星期三,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼227
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、10、11
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼227
授课周次: 1、2、3、4、5、7、8、9、10
授课时间: 星期日,第9、10、11 节
授课地点: 教二楼227
授课周次: 6
课程编号: 090102M04003H 课时: 60 学分: 4.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:高彩霞,田志喜,李家洋,陈明生,储成才 助教:陈永芳,王延鹏
英文名称: Molecular Design Breeding 召集人:

教学目的、要求

分子设计育种是农学专业研究生的专业核心课程。也可作为生物学其他专业的选修课程。课程内容主要通过学习以全基因组测序为目标的结构基因组学、以基因功能鉴定为目标的功能基因组学、对控制作物重要农艺性状分子基础的解析和植物基因组编辑技术,让学生对作物性状在基因组、基因等不同层次调控规律有比较深入的理解,最终实现传统的”经验育种”到定向、高效的”精确育种”的转化,大幅度提高育种效率。

预修课程

《分子生物学》,《遗传学》

教 材

杨焕明编著. 基因组学. 科学出版社,2016;杨金水编著. 基因组学(第三版). 高等教育出版社,2013

主要内容

第一章 绪论 (3学时,教师:李家洋) 
第二章 基因组学概论 (3学时,教师:田志喜) 
2.1 基因组组成 
2.2 基因组计划 
2.3 基因组学数据库 
2.4 基因组前沿讨论 
第三章 基因组测序与组装(3学时,教师:田志喜) 
3.1 测序技术的发展史 
3.2 基因组测序与组装 
3.3 基因组重复与基因功能分化 
3.3 3D基因组 
第四章 基因组变异与分析(3学时,教师:田志喜) 
4.1 基因组变异的种类 
4.2 基因组变异的检测 
4.3 基因组变异的应用 
4.4 前言讨论 
第五章 基因组分析实例 (3学时,教师:田志喜) 
第六章 解读基因序列(3学时,教师:陈明生) 
第七章 基因组图谱构建与应用(3学时,教师:陈明生) 
7.1 遗传图谱和物理图谱的构建与应用 
7.2 序列图谱的构建与应用 
第八章 比较基因组学(3学时,教师:陈明生) 
8.1 基因相似性比较 
8.2 基因组共线性分析 
第九章 基因组学在系统发育进化上的应用(3学时,教师:陈明生) 
9.1 基因组学在分类学上的应用 
9.2 基因组进化 
第十章 模式生物与功能基因组学研究 (3学时, 教师:储成才) 
第十一章 基因功能解析方法和技术 (3学时,教师:储成才) 
11.1 突变材料创制 
11.2 基因克隆方法 
11.3 报告基因在基因功能研究中的应用 
第十二章 基因功能解析(6学时,教师:储成才) 
12.1 简单性状解析 
12.2 复杂性状解析 
第十三章 基因组编辑技术简介 (3学时,教师:高彩霞) 
13.1 基因组编辑技术背景 
13.2 DNA修复机制 
13.3 CRISPR/Cas9的设计与突变体检测方法 
13.4 CRISPR系统的发现 
第十四章 CRISPR生物学和碱基编辑 (3学时,教师:高彩霞) 
14.1 CRISPR生物学 
14.2 C>T单碱基编辑技术 
14.3 A>G单碱基编辑技术 
第十五章 基因组编辑的特异性和基因的调控 (3学时,教师:高彩霞) 
15.1 CRISPR/Cas介导的基因组编辑的特异性 
15.2 单碱基编辑技术的特异性 
15.3 CRISPR介导的基因调控
第十六章 基因组编辑的递送方法和同源重组效率的提高 (3学时,教师:高彩霞) 
16.1 植物基因编辑组分的递送方法 
16.2 基因编辑同源重组效率的提高 
第十七章 基因组编辑技术在育种中的应用和未来农业中的展望 (3学时,教师:高彩霞) 
第十八章 植物分子设计育种 (3学时,教师:李家洋) 
考试(3学时,教师:高彩霞)  

参考文献

《基因组学》杨金水编著, 2013, 第三版 
《基因组学》杨焕明编著, 2016 
《生物信息学》樊龙江主编,2017 
《植物生理与分子生物学》陈晓亚 等 2012, 第4版 
《分子植物育种》徐云碧著,陈建国等译2014 
《Principles of Gene Manipulation》Sandy Primrose, Richard Twyman, Bob Old, 2001, Six Edition 
《Hormone Metabolism and Signaling in Plants》Jiayang Li, Chuanyou Li and Steven M. Smith, 2017 
X. Li et al., Control of tillering in rice. Nature 422, 618-621 (2003).  
B. Wang, SM Smith, J. Li, Genetic regulation of shoot architecture. Annu Rev Plant Biol 69, 437-468 (2018).  
J. Shendure et al., DNA sequencing at 40: past, present and future. Nature 550, 345-353 (2017). 
J. Y. Tang, C. C. Chu, MicroRNAs in crop improvement: fine-tuners for complex traits. Nat Plants 3, (2017).  
J. L. Bennetzen, H. Wang, The contributions of transposable elements to the structure, function, and evolution of plant genomes. Annu Rev Plant Biol 65, 505-530 (2014). 
M. Jinek et al., A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science 337, 816-821 (2012). 
"K. Chen et al., CRISPR/Cas genome editing and precision plant breeding in agriculture Annu Rev Plant Biol 70:X-X. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100049. Accepted (2019).
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陈明江等, 水稻高产优质的分子基础与品种设计. 科学通报 63, 1276-1289 (2018). 
X. Huang, B. Han, Natural variations and genome-wide association studies in crop plants. Annu Rev Plant Biol 65, 531-551 (2014). 
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