環(huán)境基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)指南

前言

　　環(huán)境基因組學(xué)試圖預(yù)測一個(gè)或多個(gè)有機(jī)體在基因水平如何應(yīng)答它們外部環(huán)境的變化。由于這些基因組反應(yīng)的復(fù)雜多樣性，環(huán)境基因組學(xué)必須整合分子生物學(xué)、生理學(xué)、毒理學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、流行病學(xué)以及人類遺傳學(xué)等形成一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域。環(huán)境基因組學(xué)是一個(gè)通用的名詞，所有探討環(huán)境條件對(duì)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)水平、基因組穩(wěn)定性或一個(gè)群體中基因組多樣性的影響的研究都屬于這一范疇。在這些基因組檢測之后，進(jìn)一步研究的命名則往往反映其特殊的目的性?！　”热?，生理基因組學(xué)（physiogenomics）研究在不同的生理或病理狀態(tài)下基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化。毒理基因組學(xué)（toxicogenomics）研究天然或人造的毒物對(duì)基因組的影響，而代謝組學(xué)（metabolomics）則鑒定代謝產(chǎn)物的改變。生態(tài)基因組學(xué)（ecologicalge-nomics）分析在一個(gè)環(huán)境樣本中作為基因組補(bǔ)充的“生物組”（biome）。群體中基因組的多態(tài)性也可通過對(duì)不利環(huán)境條件的易感性得到分析?？紤]到現(xiàn)有領(lǐng)域?qū)ν暾h(huán)境基因組學(xué)研究的重要性，本書分為三個(gè)主要部分：（1）基因表達(dá)譜分析；（2）全基因組和染色體突變檢測和（3）在一個(gè)特定環(huán)境中對(duì)基因組多樣性和多態(tài)性進(jìn)行分析的方法?！　…h(huán)境基因組學(xué)研究可在實(shí)驗(yàn)室中通過使用生物性狀明確、已知全基因組序列的模式系統(tǒng)（包括人）進(jìn)行模擬。但是，大多數(shù)環(huán)境基因組學(xué)研究針對(duì)全基因組信息有限或完全沒有的野生非模式生物。研究非模式生物的局限性使得基因組學(xué)研究更具挑戰(zhàn)性。因此，我們將注意力集中在不需要全基因組序列信息的基因組學(xué)技術(shù)上。當(dāng)考慮可能的技術(shù)策略來回答環(huán)境基因組學(xué)問題時(shí)，很明顯沒有一套這些研究者使用的特定的技術(shù)。相反，至今大多數(shù)環(huán)境基因組學(xué)研究都依賴于不特異屬于這一領(lǐng)域的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)。所以本書的內(nèi)容可能含有一些與從書中覆蓋的其他類似的基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容重復(fù)。此外，我們也知道許多進(jìn)入環(huán)境基因組學(xué)領(lǐng)域的研究者缺乏分子生物學(xué)和基因組學(xué)背景。許多進(jìn)行這類研究的研究者具有不同的背景，如環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)和生態(tài)學(xué)。因此我們努力將重點(diǎn)放在不是過于嚴(yán)格、在比較標(biāo)準(zhǔn)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室都可完成的研究方案上。本書的目標(biāo)是為希望使用基因組學(xué)回答環(huán)境問題的環(huán)境科學(xué)家提供一本手冊(cè)。相反的，經(jīng)典的分子生物學(xué)家也開始進(jìn)入這一領(lǐng)域。盡管這些研究者精通于研究技術(shù)，但他們常常不了解進(jìn)行環(huán)境研究時(shí)需加以考慮的事項(xiàng)。而這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析的考慮在環(huán)境研究中又往往是非常重要的，對(duì)于工業(yè)活動(dòng)、政府政策、風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估模型和環(huán)境健康都有很重要的影響。因此，在可能的情況下我們都注意包含了對(duì)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)對(duì)照和數(shù)據(jù)解釋的重要性的討論。

內(nèi)容概要

隨著后基因組時(shí)代的到來，生命科學(xué)已從針對(duì)單個(gè)基因、單一細(xì)胞或個(gè)體的研究向整合的系統(tǒng)生物學(xué)方向發(fā)展。推動(dòng)這一發(fā)展的核心力量就是新的高通量分析技術(shù)，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等技術(shù)的出現(xiàn)。許多傳統(tǒng)的學(xué)科在與這些新興技術(shù)結(jié)合后，得到了飛速的發(fā)展。正是在這樣一種新“革命”形勢(shì)下，本書應(yīng)運(yùn)而出。本書以方法學(xué)為主，集中介紹了在機(jī)體對(duì)環(huán)境應(yīng)答中基因表達(dá)譜、全基因組和染色體突變，以及基因組多樣性和多態(tài)性三方面檢測的新技術(shù)、新進(jìn)展。    本書對(duì)于從事環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的科研人員而言是一本極好的實(shí)驗(yàn)指南參考書。

書籍目錄

致謝前言Ⅰ  基因表達(dá)譜分析　第一章  高通量整體原位雜交檢測環(huán)境干擾斑馬魚胚胎組織特異性基因表達(dá)改變　第二章  熒光RNA隨機(jī)引物觸發(fā)的聚合酶鏈反應(yīng)——一種新的用于檢測野生物種中由污染物引起的基因表達(dá)改變的差異顯示方法　第三章  cDNA宏陣列方法分離擬南芥的臭氧應(yīng)答基因　第四章  通過cDNA宏陣列和基因表達(dá)譜檢測環(huán)境毒物的毒理效應(yīng)　第五章  cDNA文庫的構(gòu)建和篩選一在外界環(huán)境壓力條件下，新表達(dá)基因的鑒定方法　第六章  比較分子生理基因組學(xué)——cDNA陣列的異種雜交　第七章  以AtT20腦垂體細(xì)胞作為模型進(jìn)行神經(jīng)內(nèi)分泌肽能系統(tǒng)干擾中的蛋白質(zhì)組學(xué)分析　第八章  應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)方法對(duì)海洋環(huán)境中過氧化物酶體增殖污染物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估　第九章  應(yīng)用1H-NMR波譜的環(huán)境代謝組學(xué)研究Ⅱ  檢測全基因組突變　第十章  限制性酶切標(biāo)記基因組掃描檢測基因突變　第十一章  彗星實(shí)驗(yàn)在環(huán)境毒理學(xué)中的應(yīng)用　第十二章  微核實(shí)驗(yàn)在染色體水平檢測DNA損傷　第十三章  熒光素原位雜交探測環(huán)境毒物導(dǎo)致的染色體畸變和非整倍體　第十四章  使用熒光原位雜交技術(shù)對(duì)人類和小鼠精子中染色體結(jié)構(gòu)畸變探測的實(shí)驗(yàn)室方法Ⅲ  物種多樣性的鑒定　第十五章  DNA條形碼的收集——分析方案　第十六章  應(yīng)用抑制性消減雜交檢測環(huán)境樣品中元基因組多樣性　第十七章  16S RNA靶向變性梯度凝膠電泳指紋圖譜分析微生物菌群　第十八章  基于乳劑多聚酶鏈反應(yīng)的分子單倍型分析方法索引圖版

章節(jié)摘錄

　　第一章　高通量整體原位雜交檢測環(huán)境干擾斑馬魚胚胎組織特異性基因表達(dá)改變　　概論　　整體原位雜交是一個(gè)可以觀察完整生物體內(nèi)細(xì)胞基因表達(dá)（mRNA）的過程。通過比較不同環(huán)境下生物體的基因表達(dá)區(qū)域的差別，有助于我們理解環(huán)境暴露對(duì)細(xì)胞和組織的特異性影響。這個(gè)技術(shù)是對(duì)現(xiàn)有的基因表達(dá)譜技術(shù)的補(bǔ)充，例如DNA芯片技術(shù)只能反映一個(gè)生物或組織的基因表達(dá)水平的變化。整體原位雜交可以在整個(gè)生物體內(nèi)檢測表達(dá)某個(gè)特殊基因的細(xì)胞分布情況。而當(dāng)從整個(gè)生物體提取RNA樣本并檢測時(shí)，在整個(gè)基因表達(dá)的水平上就不能反映表達(dá)某個(gè)基因的細(xì)胞分布的微小變化。自動(dòng)化技術(shù)的開發(fā)使得整體原位雜交方法與高通量的基因組研究技術(shù)一樣被人們廣泛接受。結(jié)合自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助圖像分析技術(shù)，這一方法可以對(duì)如亞致死劑量環(huán)境毒素暴露后導(dǎo)致的組織和基因的微小變化進(jìn)行有效的定量?！　　?/pre>




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　　《環(huán)境基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》的目標(biāo)是為希望使用基因組學(xué)回答環(huán)境問題的環(huán)境科學(xué)家提供一本手冊(cè)。考慮到現(xiàn)有領(lǐng)域?qū)ν暾h(huán)境基因組學(xué)研究的重要性，《環(huán)境基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)指南》分為三個(gè)部分：基因表達(dá)譜分析；全基因組和染色體突變檢測；在一個(gè)特定環(huán)境中對(duì)基因組多樣性和多態(tài)性進(jìn)行分析的方法。希望這些研究的綜合能夠降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的不確定性，并提供一個(gè)決定環(huán)境效應(yīng)、保證人類健康和自然物種可持續(xù)性的系統(tǒng)化框架。





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