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第1部分 基因组测序及外延1

第1章 以酵母菌为模式菌株对复杂疾病的系统生物学研究2

Ⅰ.引言2

Ⅱ.以酵母菌为模式菌株的系统生物学研究以解析复杂疾病的基本机理与网络4

A.酵母作为研究真核生物和人类疾病的模型4

1.酵母作为研究真核生物和系统生物学的模型4

2.酵母作为研究人类疾病分子系统生物学的模型5

B.复杂疾病系统的生物学基本机理与网络的综合研究：典型病例和应用——酵母新模型12

1.多因子复杂疾病12

2.目标、实验系统、设计、数据分析整合策略13

3.酵母系统生物学研究复杂疾病的基本网络：典型病例和应用——从酵母到人类的新的疾病模型14

Ⅲ.小结18

参考文献19

第2章 真菌基本谱系的基因组学研究：系统发育基因组学研究显示具有共同起源28

Ⅰ.引言28

A.前基因组时代的知识积累：我们知道多少种真菌？28

B.基因组时代的最新状态：取得什么成果？29

Ⅱ.真菌基本谱系的进化：系统发育基因组角度的相关研究32

A.水生的运动孢子（游动孢子）真菌33

1.芽枝霉门33

2.壶菌门34

3.新美鞭菌门35

B.陆生的不动孢子真菌36

1.毛霉门37

2.被孢霉门41

3.虫霉菌门41

4.球囊菌门42

C.与真菌具有共同祖先的其它微生物42

1.隐真菌门（罗兹壶菌目）：异水霉罗兹壶菌42

2.微孢子虫44

3.核形虫目-Fonticula类群：简单核形虫和Fonticula alba44

4.中黏菌门（鱼孢霉菌科）45

Ⅲ.真菌基本谱系的进化：系统发育基因组的相关研究45

Ⅳ.基本真菌的基因组的主要特征46

A.全基因组复制46

B.基因复制、串联重复47

Ⅴ小结48

参考文献48

第3章 真菌系统发育基因组学研究55

Ⅰ.引言55

Ⅱ.确定跨越基因组的基因：直系同源和旁系同源55

Ⅲ.系统发育基因组学方法重构物种进化树56

A.进化背景下基因组学56

B.构建真菌进化树57

Ⅳ.关注基因家族历史：从基因组到系统发育组学60

Ⅴ.真菌进化过程的研究61

A.基因家族的扩增与全基因组复制61

B.水平基因转移63

C.真菌砷酸盐代谢中的水平基因转移64

Ⅵ.比较分析认识真菌生物学65

Ⅶ.基于比较基因组的蛋白质功能预测66

Ⅷ.小结66

参考文献67

第4章 基因组数据驱动菌种保藏的发展72

Ⅰ.引言72

Ⅱ.菌种保藏中心72

A.菌种保藏中心认证73

B.生物多样性公约75

Ⅲ.真菌全基因组分析76

A.参考基因组序列76

B.同物种多分离菌株的测序78

C.后基因组时代的菌株等效性83

Ⅳ.基因组技术对菌种保藏中心的影响84

A.基因本体论驱动的菌种保藏中心目录84

B.重测序的等位基因目录84

Ⅴ.小结85

参考文献86

第2部分 细胞和发育生物学89

第5章 真菌染色质及其对基因表达的调控作用90

Ⅰ.引言90

Ⅱ.染色质结构的调控：并非所有的修饰都是“表观遗传”调控91

Ⅲ.染色质结构单元：丝状真菌中的组蛋白组分93

Ⅳ.参与组蛋白修饰的蛋白98

Ⅴ.异染色质形成的控制98

Ⅵ.丝状真菌中的兼性异染色质100

Ⅶ.小结103

Ⅷ.真菌基因组和转录组的网上资源103

参考文献103

第6章 脉孢菌中的光生物学及生物钟调控113

Ⅰ.引言113

Ⅱ.真菌光生物学113

A.真菌为什么要感光？113

B.真菌光受体：生物化学与分布114

1.基于黄素的蓝光受体114

2.红光敏感的光敏色素118

3.视紫红质和视紫蛋白相关蛋白118

4.小结119

C.粗糙脉孢菌的光生物学119

1.脉孢菌的光响应119

2.白领复合物信号转导的分子基础119

3.白领复合物受蛋白激酶及VVD作用的负调控120

4.脉孢菌中的其它光受体：仅需要LOV？121

D.曲霉属的光响应122

1.构巢曲霉的光响应122

2.WCC和光敏色素之间在遗传学和物理学上的相互作用123

3.构巢曲霉中CryA的功能为CPD光裂合酶和光敏感的隐花色素123

4.小结123

E.总结124

Ⅲ.昼夜节律和真菌124

A.什么是昼夜节律？124

B.追踪脉孢菌的昼夜节律125

C.其它真菌中生物钟的保守性126

D.生物钟振荡器的分子机制126

E.核心时钟组件128

1.负调控组件：FRQ和FRH128

2.正调控：“白领”复合物131

F.时钟输入和输出131

1.输入131

2.输出132

G.脉孢菌的分子优势132

参考文献133

第7章 子实体发育的基因组学和转录组学研究139

Ⅰ.引言139

Ⅱ.从基因组到功能140

A.“无性”真菌的有性发育140

B.大规模基因敲除的研究141

C.基因组测序发现突变141

Ⅲ.转录组学：基因组学的应用142

A.转录组学确定发育过程中的基因表达图谱144

1.不同发育阶段的转录组学144

2.比较转录组学鉴别进化上保守基因的表达模式145

B.利用转录组学鉴定发育相关基因和突变147

1.转录组学分析交配型依赖的基因表达147

2.光受体突变体的转录组学分析149

3.其它发育相关突变体的转录组学分析150

C.子实体发育阶段差异表达基因的详细分析151

Ⅳ.其它“组学”方法152

Ⅴ.小结153

参考文献153

第3部分 生物技术相关的基因组学161

第8章 真菌对植物生物质的降解与修饰162

Ⅰ.前言162

A.植物生物质的组成162

B.纤维素162

C.半纤维素163

1.木聚糖163

2.木葡聚糖163

3.半乳甘露聚糖165

D.果胶165

1.同聚半乳糖醛酸和木糖基聚半乳糖醛酸165

2.鼠李糖聚半乳糖醛酸Ⅰ和鼠李糖聚半乳糖醛酸Ⅱ165

E.木质素166

Ⅱ.子囊菌产生的植物生物质修饰酶168

A.子囊菌基因组研究现状168

B.腐生真菌、人类病原真菌、植物病原真菌以及酵母的比较170

C.子囊真菌降解植物生物质的转录组与蛋白质组研究172

D.植物生物质相关基因的表达调控174

Ⅲ.担子菌产生的植物生物质修饰酶174

A.担子菌基因组研究现状174

B.担子菌中参与木质素修饰的酶类175

1.Ⅱ型血红素过氧化物酶类175

2.多铜氧化酶类178

3.产H2O2的氧化还原酶类179

4.P450单加氧酶类180

5.纤维素氧化酶类180

6.草酸分解酶类181

C.白腐真菌和褐腐真菌的比较182

D.担子菌降解植物生物质的转录组和蛋白质组分析182

Ⅳ.小结184

参考文献185

第9章 工业丝状真菌的转录组学研究：调控、生理及应用的新视角197

Ⅰ.引言197

Ⅱ.转录组学分析的实验设计198

A.转录谱平台198

B.真菌培养方法201

Ⅲ.作为产酶细胞工厂的丝状真菌206

A.分泌压力206

B.蛋白水解208

C.菌丝异质性208

Ⅳ.作为植物生物质降解者的丝状真菌208

Ⅴ.丝状真菌作为宿主产生代谢物210

A.初级代谢物210

B.次级代谢物211

Ⅵ.真菌的形态学与生产能力212

Ⅶ.未来新进展213

参考文献213

第10章 木霉属生防菌种和工业产酶菌种的基因组分析220

Ⅰ.引言220

Ⅱ.木霉属基因组及其特征221

A.一般特征221

B.基因家族222

Ⅲ.基因组及相关研究的工具223

Ⅳ.基因表达的环境调控224

A.光应答224

B.异三聚体G蛋白信号通路225

C.cAMP途径226

D.丝裂原激活蛋白激酶信号通路227

Ⅴ.酶的合成227

A.降解生物大分子的相关基因227

B.里氏木霉的CAZyme基因簇230

C.酶合成的调控因子231

D.纤维素酶高效分泌菌株的发展史231

E.全基因组分析酶分子的表达调控232

Ⅵ.生理学233

Ⅶ.发育235

A.无性生殖235

B.有性生殖236

Ⅷ.木霉与真菌和植物的相互作用236

A.重寄生236

B.木霉-植物的相互作用237

Ⅸ.次级代谢238

Ⅹ.总结与展望240

参考文献240

第4部分 致病性249

第11章 基因组学在镰刀菌致病性及发育研究中的应用250

Ⅰ.引言250

Ⅱ.比较基因组学253

Ⅲ.基因组学在植物病原菌镰刀菌研究中的应用256

A.特化的致病策略：基因组上的发现257

1.致病真菌毒素257

2.宿主环境的脱毒259

3.诱导宿主的易感性260

4.分泌蛋白在镰刀菌与寄主相互作用中的功能261

Ⅳ.从病原真菌到腐生真菌：过冬生存262

Ⅴ.产孢基因组学262

A.无性孢子的形成262

B.有性发育264

1.次级代谢和孢子形成266

Ⅵ.总结和展望267

参考文献270

第12章 植物病原真菌的代谢物组学和蛋白质组学280

Ⅰ.引言280

Ⅱ.蛋白质组学280

A.蛋白质组方法学280

B.信号通路靶标的鉴定281

C.对营养和植物激发子的响应281

D.感染结构的发育和毒力283

E.生物防治285

F.辅助基因组注释的蛋白质组学285

Ⅲ.代谢物组学287

A.代谢物组方法学287

B.霉菌毒素的发现287

C.真菌代谢物组图谱288

D.植物病原真菌糖醇代谢的鉴定289

E.植物-真菌相互作用的代谢物组学289

Ⅳ.植物病原真菌代谢物组学和蛋白质组学的展望290

参考文献291

第13章 条件致病菌的功能基因组学297

Ⅰ.引言：功能基因组学和条件致病真菌病297

Ⅱ.基因组学298

A.曲霉的比较基因组学298

B.次级代谢产物基因簇的基因组挖掘300

Ⅲ.产生真菌突变菌株以研究基因功能301

Ⅳ.转录组303

A.微阵列与RNA测序304

Ⅴ.蛋白质组学305

A.基于凝胶的蛋白质组学305

B.非凝胶的蛋白质组学306

C.条件致病真菌的蛋白质组分析308

1.细胞壁蛋白质组学308

2.分泌组学308

3.适应宿主内环境309

Ⅵ.功能基因组学和生物信息学311

Ⅶ.小结312

参考文献313

第14章 白色念珠菌的毒力与代谢321

Ⅰ.引言321

Ⅱ.白色念珠菌代谢概述322

Ⅲ.与毒力相关的氨基酸代谢324

A.氨基酸饥饿与毒力324

B.氨基酸代谢与毒力326

Ⅳ.与毒力相关的碳代谢327

Ⅴ.毒力与适应性的共进化332

Ⅵ.总结与展望333

参考文献334

索引341