发布时间：2024-02-20 14:43:31
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的基因组学方法样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
摘要:目的 寻找一种用于群体筛查地中海贫血基因的方法。 方法 用多重PCR技术，一次反应筛出β-地中海贫血携带者（β°CD41/42）及α 2 基因缺失的携带者。 结果 在1207例黎族群体中筛出β°CD41/42（-TCTT）地贫携带者123例（占10%）。筛出α 2 基因全缺失212例（其中HbH病3例）。 结论 本法适合于黎族人群地中海贫血基因的筛查。
关键词:地中海贫血;多重PCR;筛查
Investigation into the methods of screening thalassemia gene in LI Nationality population in Hainan.
Abstract:Objective To find a method that can be used for massively screening of thalassemia gene Li Nationality community. Methods Multiplex-PCR was used for screeningβ-thalassemia carriersβ°CD41/42）and theα 2 gene deficient carriers in a sin-gle reaction. Results Out of the1207Li Nationality samples123thalassemia carriers（accounted for10%）and212completeα 2 gene deficient carriers（including3HbH disease patients）were detected. Conclusion The method is suitable for scredning tha-lassemia gene carriers in Li Nationality population.
Key words:Thalassemia;Multiplex-PCR;Screening
地中海贫血是我国南方常见的一种遗传性血液病，其共同特点是由于珠蛋白基因缺失或缺陷使血红蛋白中珠蛋白链合成受抑制，导致血红蛋白成分组成结构发生改变，临床上以慢性进行性溶血性贫血为主要表现，轻型可无或仅有轻度贫血，重者有严重贫血、肝脾肿大、生长发育落后及骨骼改变等，目前除干细胞移植外尚无其他有效的根治方法。重症患儿需输血以维持生命，大部分患儿因输血并发症或严重贫血死于成年之前，严重影响家庭和儿童生活质量。海南是地中海贫血高发区，尤其在黎族人群中β-地贫的发生率高达6%～8% ［1］，且95%以上为β°CD41/42（-TCTT）突变。α-地贫基因携带率55.1% ［2］ ，以缺失型多见，而无论α 3.7 或α 4.2 的缺失都与α 2 基因有关，根据这些特点，设计一种在群中以筛查β°CD41/42（-TCTT）及α 2 基因为目的多重PCR技术，为海南省黎族人群优生工作提供简易可行的实验方法。
1 材料与方法
1.1 样品来源 在海南6个县、市五个支系黎族人口选择并签署知情同意书的1207人（其中陵水县343例、白沙县265例、通什148例、保亭县343例、东方县149例、乐东县144例），各取外周血0.1ml，置于含EDTA10μl在抗凝管中混匀。
1.2 群体筛查 每例标本各取抗凝血10μl用于血红蛋白电泳和红细胞脆性试验（按本科室常用方法）。
1.3 DNA提取 取0.1ml抗凝血分离白细胞，按常规方法用chelex-100提取DNA样品 ［3］ 。
1.4 PCR扩增
1.4.1 引物设计 P 1 Gen Bank HumHBA 4 编号7369-7388 5 -GCTGACCTCCAAATACCGTT-3 P 2 Gen Bank HumHBA 4 编号7548-7525 5 -CCATTGTTGGCACATTCCGGGACA-3P 3 Gen Bank HumHBGL 3 编号387-413 5 -TCTACCCTTGGACCCAGAGGTTGA-3P 4 Gen Bank HumBGL 3 编号665-643 5 -TCCTATGACATGAACTTAACCAT-3P 5 Gen Bank HumBGL 3 编号1055-1074 5 -GTGTACACATATTGACCAAA-3 P 6 Gen Bank HumBGL 3 编号1477-1457 5 -AGCACACAGACCAGCACGTT-3
其中P 1 -P 2 为扩增α 2 基因引物对，扩增片段为180bp，P 3 -P 4 为扩增β°CD41/42（-TCTT）引物对，扩增片段为275bp，P 5 -P 6 为扩增正常β-链基因引物对，作为本试验的内对照物，扩增片段长度423bp。
1.4.2 试剂配制 P 1 -P 2 各3.0μl、P 3 -P 4 各3.0μl、P 5 -P 6 各4.0μl;10mM dNTP10μl;10×Buffer（MBI）50μl;25mMMgCl 2 50μl;双蒸水300μl;配成反应混合液，每管分装20μl。
1.4.3 反应条件 取试剂20μl，样品3μl，加入MBIE1.0U/μl配剂反应混合液94℃预热5min，然后94℃30s，55℃40s，72℃45s，32个循环后，72℃5min延伸。
2 结果
经2%琼脂糖凝胶电泳后，结果显示正常者只出现两条区带一为α 2 基因的180bp区带;一为作为实验正常对照的β基因的423bp大小的区带。若180bp带缺失为α-地 2 纯合子;出现275bp为β°CD41/42的杂合子。见图1。
图1 地中海贫血α 2 全缺和β°CD41/42复合体PCR扩增电泳图（略）
1:α 2 全缺;2、4:正常;3:β41/42杂合子;5、6:α 2 全缺及β41/42复合体
在1207例样品中检出β°CD41/42（-TCTT）携带者123例，占10%;检出α 2 基因全缺212例，占17.6%（其中HbH病例3例），至于是否左侧或右侧缺失再作进一步分析（另文讨论）。
3 讨论
地中海贫血在东南亚及我国南方发病率非常高，由于不同程度的α珠蛋白基因缺失使其表型各异，临床表现不同，单个或二个α基因的缺失在临床上症状轻微甚至无任何临床症状及血象改变，故易被漏诊。由于中国人中常见的缺失型地贫--α 3.7 、--α 4.2 和-- sea 均与α 2 基因有关 ［2］ ，因此对α 2 基因进行筛查，可检出缺失型HbH、及左侧或右侧缺失型的α-地 2 基因的携带者，本方法虽能检出α-地 2 基因的纯合子，结合电泳图谱可检出缺失型HbH患者，但如进一步确诊尚须鉴定左侧抑或右侧缺失;且本方法虽然未能检出约5%除基因型为β°CD41/42以外的β-地贫，但可借助Hb电泳、红细胞脆性试验及HbA 2 定量，对疑似β-地贫患者进一步做斑点杂交法进行确诊。本筛查法简便、可靠、经济易行，用时可采用快速法提取DNA，可在3～4h内得到结果。因此本法适用于β°CD41/42及α-地 2 高发区人群基因筛查;对于重型地贫的预防，提高人口素质有重要的意义。
参考文献
［1］陈洛夫，黄冬爱，文平中，等.95例黎族人地中海贫血基因类型分析［J］.海南大学学报自然科学版，1993，11（2）:47～49.
［2］区采莹，蒙晶，陈历昌.海南籍汉族学生地中海贫血基因频率的分析［J］.海南医学院学报，2001，7（3）:137～139.
关键词：人类基因组 基因克隆 基因组学 结构基因组 功能基因组
人类基因组计划（human genome project,HGP）是由美国科学家、诺贝尔奖获得者Renato dulbecco于1986年在杂志《Science》上发表的文章中率先提出的，旨在阐明人类基因组脱氧核糖核酸（DNA）3×109核苷酸的序列，阐明所有人类基因并确定其在染色体的位置，从而破译人类全部遗传信息。美国于1990年正式启动人类基因组计划，估计到2003年完成人类基因组全部序列测定。欧共体、日本、加拿大、巴西、印度、中国也相继提出了各自的基因组研究计划[1]。由于各国政府和科学家的共同努力，HGP目前已在为全球范围的合作项目；随着数理化、信息、材料等学科的渗透和工业化管理模式的引进，HGP已真正成为生命科学领域的科学工程，基因组（genomics）作为一门新兴学科也应运而生。
与此同时，科学界也在思索人类基因组计划完成后的下一步工作，因此就有了“后基因组计划”（post-genome project）的提法。大多数科学家认为原定于2003年所完成的人类基因组计划只是一个以测序为主的结构基因组学（structural genomics）研究，而所谓的“后基因组计划”应该是对基因功能的研究，即所谓的功能基因组学（functional genomics）。此外，一些新的概念如：“蛋白质组（proteome）”、“环境基因组学（environmental genomics）”和“肿瘤基因组解剖学计划（cancer genome anatomy project,CGAP）”等等也在不断向外延伸。
一、结构基因组学
（一）人类基因组作图
人类基因组作图根据使用的标记和手段不同，初期的作图有二种：一是通过计算连锁的遗传标记之间重组频率而确定它们相对距离的遗传连锁图，一般用厘摩（cM）来表示；二是确定各遗传标记之间物理距离的物理图，一般用碱基（bp）或千碱基（kb）或兆碱基（Mb）来表示。1cM的遗传距离大致上相当于1Mb的物理距离。随着研究工作的进展，遗传图和物理图逐渐发生整合，在此基础上大量引入基因标记，从而形成了新一代的转录图[1]。
1.遗传连锁图 遗传连锁图（genetic map）绘制需要遗传标记，早期的遗传标记主要为生化标记，20世纪80年代中期以限制性片段长度多态性（RFLP）、串联重复序列拷贝多态性和小卫星重复顺序等遗传标记为主，这类标记的数量较少，信息也较低；20世纪80年代后期发展的短串联重复序列（short tandem repeat,STR）也称微卫星（microsatellite,MS）标记，主要为二核苷酸重复序列，如：（CA）n，它们在染色体上分布较均匀，信息含量明显高于RFLP，因而成为遗传连锁分析极为有用的标记；近年来，单个碱基的多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）标记又被大量使用，其意义已超出了遗传作图的范围，而成为研究基因组多样性和识别、定位疾病相关基因的一种新标记。
2.物理图 物理图（physical map）包含了两层意义，一是获得分布于整个基因组的30000个序列标签位点（sequence tagged site,STS），这可使基因组每隔100kb距离就有一个标记；二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段DNA克隆，如：酵母人工染色体（yeast ar tificial chromosome,YAC）或细菌人工染色体（bacterial artificial chromosome,BAC）、人工附加染色体（human artificial episomal chromosome,HAEC）和人工噬菌体染色体（P1 bacteriophage artificial chromosome,PAC）等连续克隆。这些图谱的制作进一步定位其它基因座提供了详细的框架[2]。
3.转录图 构建转录图的前提条件是获得大量基因转录本即信使核糖核酸（mRNA）的序列，人类基因组中的基因数目约在10万左右，构建转录图首先需要获得人类基因的表达序列标签（expressed sequence tag,EST），以此建立一张人类的转录图，并与遗传图的交叉参照。
4.DNA序列的生物信息学 HGP一开始就与信息高速公路和数据库技术形成了同步发展。迄今，国际上四个大的生物信息中心即美国的国家生物技术信息中心（NCBI）、基因组序列数据库（GSDB）、欧洲分子生物实验室（EMBL）和日本DNA数据库（DDBJ）已经建立和维持了源自数百种生物的互补DNA（cDNA）和基因组DNA序列的大型数据库。这些中心和全球的基因组研究实验室通过网点、电子邮件或者直接与服务器和数据库联系而获得的搜寻系统，使得研究者可以在多种不同的分析系统中对序列数据库提出质询，这些分析包括基因的发现、蛋白质模体的鉴别、调控元件的分析、重复序列的鉴别、相似性的分析、核苷酸组成的分析以及物种间的比较等。
（二）基因组的基本结构和进化
人类基因组研究的目的，不仅为了单纯地积累数据，而且要提示数据中所蕴藏的内在规律[3]，从而更好地认识生命体。近年来，随着模式生物体测序的相继完成和人类基因组测序速度的加快（到1999年12月已宣布完成人类第22号染色体的完全测序），特别是生物信息所提供的强有力的分析和综合手段，使人人能够逐渐透过浩瀚的基因组序列信息，去探索一些更为本质的问题，如：基因组的复杂度与生物进化、基因组编码序列的结构、基因和蛋白家族、基因家族的大小及其进化。
（三）疾病的基因组学
HGP的直接始动因素是要解决包括肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题[4]，因此与人类健康密切相关。另一方面，8000多种单基因遗传病和多种大面积危害人群健康的多基因疾病（如：肿瘤、心血管病、代谢性疾病、神经疾病、精神疾病、免疫性疾病）的致病基因和疾病相关基因占人类基因组中相当大的一部分。因此，疾病基因的定位、克隆和鉴定是HGP的核心部分。
20世纪90年代之前，绝大多数人类遗传性疾病的原发生化基础尚不清楚，无法用表型-蛋白质-基因的传统途径进行研究。在HGP的遗传和物理作图带动下，出现了最初被称为“反求遗传”、90年代初又改称为“定位克隆法”的全新思路。该思路的关键内容是：应用细胞遗传学定位和家第连锁分析方法，首先将疾病基因定位于染色体的特定位置，然后通过进一步的遗传和物理作图，使相关区域压缩至1Mb之内，此时即可构建YAC、BAC、PAC、HAEC或粘粒（comid）等克隆重叠样，从中分离基因，并在正常人和患者的DNA中进行结构比较，最终识别出疾病基因。包括囊性纤维化、Huntington舞蹈病、遗传性结肠癌、乳腺癌等一大批重要疾病的基因是通过“定位克隆”发现的，从而为这些疾病的基因诊断和未来的基因治疗奠定了基础。随着人类基因图的日臻完善，一旦某个疾病位点被定位，即可从局部的基因图中遴选出结构、功能相关的基因进行分析，将大大提高疾病基因发现的效率。
目前，人类疾病的基因组学研究，已深入到多基因疾病这一难点。多基因疾病难以用一般的家系遗传连锁分析取得突破，需要在人群和遗传标记的选择、数学模型的建立、统计方法的改进等方面进行不断的探索。
二、功能基因组学
HGP当前的整体发展使功能基因组学提到了议事日程[5]，出现了结构和功能基因组学向功能基因组学过渡、转化的过程。一般认为，在功能基因的组研究中可能的核心科学问题有基因组的多样性和进化规律；基因组的 表达及其调控；模式生物体基因组研究等。
（一）基因组多样性
人类是一个具有多样性的群体，不不同群体和个体在生物学性状以及在对疾病的易感性/抗性上的差别，反映了进化过程中基因组与内、外环境相互作用的结果。开展人类基因组多样性的系统研究，无论是对于了解人类的起源和进化，还是对于医学均会产生重大的影响。各种常见多因素疾病（如：高血压、糖尿病和精神分裂症等）相关基因的研究将成为功能基因组时代的研究热点。除了利用多态性遗传标记进行精细定位这一传统途径，也将采用基因组水平再测序的方法直接识别变异序列，即选取一定数量的受累和未受累个体，对所有疾病相关或候选基因的全序列（或其编码区）进行再测序，准确定位其变异相关标记位点。同样，肿瘤研究也需要对肿瘤相关基因进行大规模的再测序。
（二）识别人类基因的共同变异
已知大多数人类基因的等位基因数量是有限的，常仅有2～3种。形成这种遗传多样性局限性的原因，很有可能是因为现代人类来源于一个相当小的群体，这有助于揭开许多疾病敏感性的奥秘。如：载脂蛋白E基因有三种主要变型（E2、E2和E4），可以解释老年痴呆症和心血管疾病的风险性；血管紧张素原转换酶（ACE）与心血管疾病一定相关性；化学趋化因子受体CKR-5在一定程度上影响对人类免疫缺陷病毒（HIV）的敏感性等。非编码区对评价疾病风险也是重要的，精确定位非编码区变异的方法可以是对调控区域变异的系统性筛查，也可利用精密遗传图在人类群体中识别祖先染色体节段。
三、药物基因组学
基因组多样性也在一定程度上决定了人体对药物的反应，通过对影响药物代谢或效应通路有关基因的编码序列的再测序，有可能提示个体对药物反应差异的遗传学基础，这就是“药物基因组学”（pharmacogenomics）的主要内容[6]；以此作为延伸，提示个体对环境反应差异的遗传学基础的环境基因组学也已露端倪。
四、蛋白质组学
蛋白质组学是要从整体上研究蛋白质及其修饰状态。目前正在发展标准化和自动化的二维蛋白质凝胶电泳的工作体系，包括用一个自动系统来提取人类细胞的蛋白质，继而用色谱仪进行部分分离，再用质谱仪检测二维修饰，如：磷酸化和糖基化。此外，也有人在设计和制作各种蛋白质生物芯片；蛋白质的另一个重要工作内容是建立蛋白质相互作用的系统目录。生物大小即蛋白-蛋白和蛋白-核酸之间的互作构成了生命活动的基础，这些互作有可能以通用的或特殊的“陷井”（如：酵母双杂交系统）加以识别[7]。
总之，基因组学正方兴未艾，其现实意义和深远意义已得到全体人类的共识，预期在不远的将来，人类基因组学将对人类的健康、计划生育、优生优育产生重大影响。
参考文献
1 Rowen L. Mahairas G, hood.L.Science,1997;278:605-607
2 Goffeau A,Barrell h,Bussey H et al. Sceince,1996;274:546-567
3 Kleyn PW,Vesell eS.Develop Sci,1998;18:1820
4 Housman D,Ledley fD.Nature Biotech,1998;16:492
5 Hitert P,Boguski m.Science,1997;278:568
关键词：分子生物学；植物抗性基因；基因组
生物学研究正进入一个前所未有的新时期。大量数据、信息的获得，使得生物学研究各领域均有很大转变，其中包括植物抗性基因的研究。目前基因组研究已开始对植物生物学产生深远的影响，再过数年，人们将从当前的描述性研究很快过渡到从已有的大量数据信息中提出假说，经计算机模拟分析，最后针对性地设计实验来验证新的基因分析方法。实验将不再仅仅是分析基因――基因、蛋白质――蛋白质的相互作用，而是将获取大量的RNAs，蛋白质和相关代谢物等数据。
1 植物抗性基因研究现状
1.1 植物自身抗性基因以等位基因系和基因簇形式存在
经典遗传学研究表明，在不同植物品系的同一基因位点上可能具有等位基因，这些等位基因对各种病原具有不同的特异性。此外，抗性基因往往在某一特定区域成簇存在。事实上，在特定的染色体区域常常不能分辨抗性基因位点上真正的等位基因和有关联的成簇基因。利用具有不同抗性基因的植物进行杂交可以澄清这一问题。
1.2 植物抗性基因的作用机制
Flor是第一个在植物和病原中同时研究抗性遗传的植物病理学家，他研究亚麻和亚麻锈病病菌之间的相互作用。通过这些研究，他提出了基因对基因假说。研究表明，植物和病原的遗传组成和一株植物成功地进行防御是密切相关的。植物―病原相互作用的专一性是由病原的一个显性无毒基因产物和植物抗性基因产物间相互作用来决定的。因此，这两个产物之间特异识别是植物抗性作用的基础。这种识别触发了进一步的生理防御作用并导致超敏细胞死亡和对病原具有毒性的分子的积累。
1.3 植物抗性基因克隆
植物抗性基因的克隆目前主要采用转座子标记和定位克隆的方法，迄今为止，用这2种方法已克隆出22种抗性基因，其中用定位克隆方法得到16种，用转座子标记法得到6种。最近，有人又提出利用抗性基因类似序列（resistancegeneanalogs）通过PCR来特异扩增抗性基因的方法。
1.4 转基因改良植物胁迫耐性的困难及改进措施
尽管转基因改良植物胁迫耐性已取得一些进展，目前仍存在以下困难：目的产物表达量不够或时空表达不协调；目的产物翻译后修饰（加工或折叠）不适当，影响功能表达；目的酶所催化的代谢反应前体物质不足；细胞内目的酶活性受制于pH、温度及盐离子浓度等因素；有些目的表达产物对宿主细胞产生毒副作用等。进一步改进措施有以下几方面： ①选用来自近缘物种的目的基因；②构建高效表达体系；③表达产物的胞内区域化；④增加目的酶催化的前体物质含量；⑤目的产物翻译后修饰的调控；⑥抑制目的产物的副效应。
2 植物抗性基因研究趋势
基因的研究是指在许多基因同时存在的基础上对多个基因同时进行研究，分析各自与它们之间的结构与功能的相互关系。因而它至少涉及3个相关领域：结构基因组――主要关心DNA碱基序列水平上的基因结构；比较基因组――寻找种内、种属间产生基因结构差异的分子基础，以期获取与目的性状相关的基因；功能基因组――着重研究基因与其表达产物及功能活性的调控关系。结构基因组是其它领域的基础，比较基因组为功能基因组研究提供等位基因，蛋白质组则是在蛋白质水平上分析基因表达的功能基因组研究的派生分枝。生物信息学是在前面3者研究的基础上，获取、整理、综合分析提取大量已有复杂生物数据的新学科，对相关学科的研究有很大的推动作用。
基因组学（Genomics）的出现，使生物学研究进入一个新的时期，即由仅对一个基因的研究转向在基因组规模上同时对大量基因的结构和功能进行系统的研究。无论从思想上还是技术方法上，基因组学已经影响生命科学的各个领域，植物的抗逆性研究也不例外。利用基因组学的方法，不但可以挖掘大量的抗性基因，对其功能进行详细的研究，而且有助于全面理解植物的抗逆机理，为利用遗传工程提高植物抗性提供基础。
以基因组为研究对象的基因组学是常规的以基因为对象的分子生物学研究的一次飞跃。已有报道说明，基因组学方法在植物抗逆研究中的应用处于起步阶段，但随着基因组学研究的发展，我们获得大量与抗逆性有关的序列信息和生物功能信息，从而对植物抗逆复杂性会有更全面的理解。植物的抗逆性能往往不是由单基因决定的，而是由一系列相关的直接或间接作用的基因形成一个复杂的调控网络。在这个复杂的调控网络中，任何一个环节都可能是至关重要的。因而对植物抗逆性的提高，尤其对一些属数量性状的抗逆性，仅靠转移一个基因得到耐逆植物有一定的难度，转入一系列基因也许是必需的，即利用基因组工程，而不只是基因工程来提高植物抗性。基因组学的研究为植物抗逆遗传工程提供大量的全新基因，从而为抗逆育种提供了更广阔的前景。
3 展望
我们正经历一个快速发展的阶段，与几年前相比，已有许多那时想都不敢想的工具与能力。目前已开始从单个抗性基因的鉴定克隆转移到抗性基因表型的全面分析。可以预测，在不久的将来，不用通过实验鉴定，我们在计算机上通过序列比较和功能模拟分析，就能预测新克隆的抗性基因的功能。大规模的新方法、新技术的应用，将为我们获取新抗性基因并使之变成可操作利用提供机会。
参考文献
1 阎隆飞，张玉麟.分子生物学[M].中国农业大学出版社， 1997
关键词:食品安全检测;蛋白组学;代谢组学;基因组学
1前言
民以食为天,食以安为先。食品安全关系人类健康,一直以来,都是全球关注的热点。随着社会经济的发展,一方面,随着生活水平不断提高,公众对食品安全越来越重视,要求也越来越高;另一方面食品工业快速发展,国际食品贸易日趋频繁,食品安全问题已呈现全球化模式。威胁食品安全的因素不仅仅有传统的化学危害物、食源性致病菌;采用劣质原料生产高货值食品、以次充好、以假乱真、产地造假、成分造假等等问题,是目前食品安全面临的新挑战。目前,已知危害物的检验技术已经比较成熟;未知、潜在的食品安全危害物侦别及成分鉴定、产地鉴定等,是食品安全检测技术面临的难题。食品安全检测迫切需要新的方法和手段来解决这些难题和挑战。组学是最近几十年发展起来的新学科,主要包括基因组学(Genomics)、蛋白组学(Proteinomics)、代谢组学(Metabolomics)、转录组学(Transcriptomics)、脂质组学(Lipidomics)、糖组学(Glycomics)等等。其中,基因组学、转录组学、蛋白组学和代谢组学共同构成了“系统生物学”[1-2]。组学技术的基本思路是通过研究成千上万的DNA、RNA、蛋白质或者代谢物等物质,找出与某一生命过程相关的特征蛋白、DNA、RNA或者代谢物,进而对某一目标进行评估。组学技术依托高通量、高分辨率、高精度的现代化分析仪器,通过海量数据处理,进行信息提取和结果分析。近年来,组学技术与食品安全检测不断融合,在食品安全检测领域发挥着越来越重要的作用。
2与食品安全检测相关的组学技术
2.1蛋白组学。蛋白组学研究特定状态下蛋白整体水平的存在状态和活动规律,是从分子水平上来分析蛋白质的表达、修饰、功能等的一门学科。蛋白组学的研究对象涉及植物、动物、微生物等,其在药物开发、病理研究、食品安全等方向都有诸多应用。蛋白质可以作为食品组分的特征标记物,因此蛋白组学可以用于食品安全检测[3]。蛋白组学的研究手段主要有凝胶技术和质谱技术,质谱可以对肽段和蛋白进行表征和测序,是分析蛋白的重要技术。通过蛋白酶解后得到肽段的肽指纹图谱结合质谱技术,可以分析某一种或同类食物的蛋白质成分[4],经过比较和筛选,确定特征标志蛋白或者肽。基于对蛋白或者肽的分析,质谱技术可以获得食品组分的特定指纹信息,实现定性分析。一旦获得蛋白标志物或者肽标志物,即可用液相色谱-质谱的选择反应监测(SRM)或者多反应监测(MRM)模式对目标物进行快速、灵敏的定量分析检测。2.2代谢组学。代谢组学以生命体的代谢物为研究对象,主要研究分子量1000以下的小分子[5-6]。根据研究对象不同,代谢组学可以分为研究已知化合物的靶向代谢组学和分析未知化合物非靶向代谢组学。代谢组学作为新兴的研究技术已应用在食品安全、药物研发、疾病诊断、环境科学和植物育种等方面[7]。代谢组学的主要研究手段包括核磁共振技术(NMR)和质谱技术。质谱技术以高通量、高灵敏度著称,飞行时间质谱和高分辨质谱是代谢组学研究中经常用到的仪器;NMR技术具有非破坏性的优点,可以对研究对象内部化学变化和生化反应进行跟踪[8-9]。常见的代谢物主要有极性化合物(例如有机酸、氨基酸、糖、胺)、脂类、类萜和固醇。代谢组学分析得到的数据量巨大,需要借助化学计量学对数据进行分析处理,常用的分析方法包括主成分分析(PrincipalComponentsAnalysis,PCA)、判别分析(DiscriminantAanalysis,DA)、偏最小二乘法-判别分析(PartialLastSuares-DiscriminantAeqnalysis,PLS-DA)等方法[10]。2.3基因组学。基因组学的研究对象包括基因组的结构、功能、进化、定位、编辑等,以及他们对生物体的影响。基因组学通过使用高通量DNA测序和生物信息学来组装和分析整个基因组的功能和结构。近几十年来,多重聚合酶链式反应、基因测序、基因芯片等技术飞速发展,为基因组学在食品安全领域的应用打下了良好的基础。基于基因组学特异性强、灵敏度高和高通量的特点,其在病原微生物检测,物种鉴定和转基因食品检测方面有着很多应用[11-12]。
3组学技术在食品安全检测中的应用
3.1食品中有害物质检测。食品中不含危害人类健康成分是食品安全的最基本要求。组学技术在检测食品中有害物质方面有着广泛的应用。随着生活水平的提高,动物源性食品的需求量快速增加。经济利益驱使下,为了规避食品安全法规中已有兽药的使用限制,使用新兽药的情况时有发生。传统方法只针对目标化合物进行检测,对于非目标化合物即新型兽药的检测无能为力。采用组学方法,寻找合适的生物标志物,可以及时发现新型兽药的使用情况。Courant等[13]采用液相色谱-高分辨质谱和非靶向代谢组学技术,建立了监测小牛尿液中β2-受体激动剂代谢物的方法,有望成为筛查各类β2-受体激动剂兽药的有效方法。Regal等[14]应用代谢组学技术结合高效液相色谱-高分辨质谱结合多元变量统计分析,找出了牛血清中外源性雌二醇和孕酮的生物标志物,为检测动物养殖过程中的激素滥用提供了新方法。发酵食品中含有丰富的微生物和各种有益消化酶,具有独特的风味和较高的营养价值,深受大众喜爱。生物胺和亚硝酸盐是食品发酵过程中常见的两类有害物质。生物胺包括芳香胺(酪胺、苯乙胺、多巴胺等)、脂肪胺(腐胺、精胺、亚精胺等)和杂环胺(组胺、色胺等),主要来源于发酵过程中的微生物降解。亚硝酸盐是发酵食品中重要的危害物质;发酵过程中,微生物分泌硝酸盐还原酶将硝酸盐还原产生亚硝酸盐。Meyer等[15]利用液相色谱法和主成分分析相结合的代谢组学方法,研究了发酵香肠中的生物胺和亚硝酸盐含量。用该方法对101个样品进行检测,发现其中NaNO2的浓度均低于20mg/kg,生物胺含量普遍很低,仅在一个样品中发现尸胺和腐胺浓度达到了中毒水平。3.2组学技术在食源性致病菌检测中的应用。食源性致病菌是食品安全面临的最严峻挑战之一,传统检测方法从细菌培养到细菌计数,检测一个样品至少需要4~5d的时间,而组学技术可大大提高食源性致病菌检测的效率。代谢组学在沙门氏菌和大肠杆菌的鉴定方面已经取得一定成果[16-18]。Xu等[16]利用气相色谱-质谱法和一种多元算法进行了鼠伤寒沙门氏菌污染猪肉和自然变质猪肉中代谢物的分析,确定了17种代谢产物(包括各种类型的氨基酸和脂肪酸),以区分被致病微生物污染的猪肉。Cevallos等[18]建立了基于代谢组学检测大肠杆菌O157∶H7、沙门氏菌的方法,根据对细菌代谢物的分析,此方法可以在18h内快速检测以上两种病原体,在牛肉和鸡肉中大肠杆菌O157∶H7、沙门氏菌检测水平均可以达到7±2CFU/25g。Whiteside等[19]给出了大肠杆菌的在线基因组学预测平台SuperPhy,该平台整合了所有可以公开获得的大肠杆菌基因组分析工具和基因组序列数据,可以用于临床医学、流行病学、生态学和进化领域等领域,亦可应用于食品安全检测领域。祝儒刚等[20]运用多重聚合酶链式反应结合基因芯片技术,建立了一种检测大肠埃希氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、志贺氏菌和单核细胞增生李斯特菌5种食源性致病菌的方法,该方法快速、准确、灵敏。全基因组测序(WholeGenomeSequencing,WGS)广泛应用于食源性致病菌特征分析,在确定污染事件根源、食品安全事件溯源、食品安全突发事件检测和鉴定,以及毒力和致病性特征分析方面,WGS技术发挥着越来越重要的作用[21-22]。3.3食品掺假及欺诈的研究。食品掺假、欺诈是世界性问题[23]。据估算,全球食品行业每年由于食品掺假和欺诈带来的经济损失高达150亿美元[24]。当前,与食品掺假相关的议题包括产地、品种、生产方式、未宣布成分、物种替代等[25]。有关食物的完整、准确和真实的信息不仅是消费者的迫切需求,也是行业和政府的迫切需求。运用组学技术对食品进行检测,可以确保食品从农场到餐桌的真实性。与传统检测方法项目比,组学技术在检测食品掺假和欺诈方面具有天然优势。通过高通量的检测模式,对样品中的蛋白质、代谢物或者DNA进行检测,通过对大量数据的统计处理、甄别食品特性,进而可以确定食品产地、品种、成分、物种及生产方式等诸多与食品掺假相关的要素。运用特征标记肽段可以检测马肉、牛肉、羊肉和猪肉[26]。MontowskaFornal[27]采用液相色谱-串联质谱方法,选择了20个热稳定肽段,可以有效区分猪肉、牛肉、鸡肉、鸭肉、鹅肉,在实际样品检测中,从禽肉肠中检出含量仅为0.8%的牛肉成分。基于气相色谱技术,运用代谢组学分析方法可以有效区别冷冻猪肉和新鲜猪肉[28]。乳品行业中,牛乳冒充羊乳,奶粉调制的复原乳冒充鲜奶,工业化生产的奶酪冒充手工奶酪的欺诈行为极其常见。Caira等[29]应用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)进行分析,根据酪蛋白的特征肽可以有效鉴别水牛乳、牛乳、牛初乳和乳酪。一种结合肽和蛋白质谱的方法可以有效检测水牛乳、羊乳中的牛乳,判断鲜牛奶中是否加入奶粉[30]。根据靶向DNA的高特异性,运用基因组学的方法也可以准确鉴别牛乳、水牛乳、羊乳等等,但是准确定量还有一定的难度[31-32]。Majcher等[33]利用气相色谱-质谱结合代谢组方法以及化学计量学数据处理方法,可以准确鉴别传统手工艺制作的奥西佩克奶酪和工业化生产的奥西佩克奶酪。蜂蜜是很受消费者欢迎的食品。不同种类花的蜂蜜不仅口感不同,其营养价值和价格也大不相同。Jandric等[34]利用代谢组学方法,结合液相色谱-质谱,傅里叶变换红外光谱等手段,建立了鉴别三叶草、麦卢卡、拉塔、卡玛西四种新西兰蜂蜜的方法。基因组学方法也可以提取蜂蜜中的物种特异性信息,确定蜂蜜的植物学和昆虫学起源,从而鉴定蜂蜜真伪[35-36]。组学技术可以准确鉴别葡萄酒真伪、产地。采用基因组学技术,对DNA来源进行分析,可以鉴别葡萄酒真伪[37]。采用蛋白组学方法,MALDI-TOF-MS技术可以准确鉴别33种克罗地亚白葡萄酒[38]。采用代谢组学技术,通过对葡萄酒中挥发物的分析,即可判断酿酒葡萄的品种和产地[39]。利用代谢组学方法还可以将有机种植的胡萝卜[40]和大麦[41]与普通的胡萝卜和大麦区别开来。代谢组学方法可以对咖啡质量和来源进行评价,阿拉卡比咖啡质量要好于罗布斯塔咖啡,在阿拉卡比咖啡中掺入罗布斯塔咖啡也是常见的咖啡造假手段,核磁共振技术可以检测低至2%的罗布斯塔咖啡[42]。使用单核苷酸多态性基因分型可以确定5个最常见的希腊橄榄油品种[43]。基因组学和代谢组学技术均可以检测橄榄油中是否掺入玉米油、大豆油、葵花籽油、花生油等其他食用油。[44-45]3.4转基因食品的检测。转基因技术通过生物工程技术将一种或几种外源性基因转移到某种特定的生物体内,使其表达出相应产物,以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。关于转基因食品的安全性,目前仍存在争议。Tan等[46]应用蛋白组学技术研究了转基因玉米和非转基因玉米的蛋白质组差异,结果发现两者之间存在148个差异表达的蛋白质,其中42个在转基因玉米中表达较高,106个在非转基因玉米中表达更高。基于液相色谱-质谱技术自上而下的蛋白质组学技术,可以检测抗草甘膦玉米(NK603)中117种蛋白质表达变化[47]。转基因玉米的代谢组学分析中[48],抗草甘膦玉米(NK603)的几种胺类代谢物(例如:尸胺、腐胺、N-乙酰尸胺、N-乙酰腐胺)相比非转基因玉米有显著提高。Catchpole等[49]启动快速代谢组“指纹图谱”,比较了转基因土豆和非转基因土豆的总代谢物,发现转基因土豆与传统品种差异不大。代谢组学技术也已应用到对转基因大米[50,51]、转基因番茄[52]等转基因食品的分析。实时PCR(real-timePloymeraseChainRactione,rtPCR)是欧盟法规规定的评估转基因食品的唯一有效方法。微滴式数字PCR技术(dropletdigitalPCR,ddPCR)可以对食品中的植物源转基因成分进行分析[53]。Kosir等人结合基因步行(GeneWalking,GW)和下一代基因测序技术,可以同时检测混合物中低至1%的转基因玉米(MON810、MON89034、MON88017)和棉籽(MON1595)[54]。
（青年俊才候选人）。主要从事鱼类比较基因组学和群体基因组学研究。迄今在BMC Biology、Molecular Biology and Evolution、Molecular Ecology等国际知名学术期刊发表学术论文20余篇。
鱼类几乎占领了地球上所有水域中的生态位，既是生态系统的重要组成部分和生物资源，也是重要的科学研究对象。“中国的鱼类研究具有源远流长的历史。遗憾的是，目前斑马鱼、青、刺鱼、鲡鱼等成为模式生物的鱼类，都是由外国学者所倡导和建立的。某种角度上中国的鱼类研究缺少自己的标签。”郭宝成说。10多年来，郭宝成遨游在鱼类世界里，他的身影穿梭在实验室里、野外采样现场、讲台上、学术报告会议上，忙碌而又充实。
始于兴趣，享受科研
“早在中山大学读本科的时候，受益于本科生导师制，师从鱼类生理学家和鱼类养殖学家林浩然院士。”郭宝成就是这样跟鱼结了缘。
兴趣使然，研究生时期，郭宝成选择就读于中国鱼类学研究中心――中国科学院水生生物研究所，师从中国鱼类分子系统学与生物地理学的杰出研究者――何舜平研究员。郭宝成回忆说：“何老师给了我极大的学术自由，宽松自由的学习氛围使我感受到了科研是一种享受。”
同时，郭宝成也深刻感知到科研容不得半点浮躁，并且在之后的科研道路上用自己的行动践行着这一箴言。“何老师总是告诫我们要把有限的时间和精力都投入到实验室和科研项目上。很多老院士、老科学家，他们一辈子就专注于做一件事。”郭宝成也坚信，有付出就会有回报，你的付出即便现在看不到回报，但在未来一定会反馈给你。
2010年，郭宝成顺利拿到了中国科学院水生生物研究所水生生物学博士学位，5年的硕博连读使他在鱼类分子进化领域得到了系统的训练与积累，但是郭宝成却希望能够继续深造，开阔学术视野。“在鱼类研究领域，国外无论是在理论上，还是在实际应用中，都有很多值得学习的地方。”博士毕业后，郭宝成先后在瑞士苏黎世大学和芬兰赫尔辛基大学继续从事有关鱼类进化基因组学的研究。
国外6年的科研历程使郭宝成建立了广泛的学术交流网络，瑞士苏黎世大学的Andreas Wagner教授、芬兰赫尔辛基大学的JuhaMerila教授、德国明斯特大学的Erich Bornberg-Bauer教授、英国皇家学会院士牛津大学的 PerterHoland教授、加拿大麦吉尔大学的Frederic Chain博士、芬兰赫尔辛基大学的Zitong Li博士都是郭宝成科研路上的合作者。
“其实，科研是没有国界、不分领域的。我和很多科学研究者都素未谋面，但是我们通常会用e-mail进行交流，共同的兴趣爱好驱使我们走到一起。比如，我在瑞士的导师提倡‘idea-driven’，他的实验室里有做鱼的、做酵母的、做老鼠的，大家的研究对象不尽相同，但总是可以相互学习借鉴。”郭宝成说。
勇于开拓，解锁鱼类基因进化密码
基因（M）重复作为普遍存在的生物学现象，是基因组和遗传系统多样化的重要推动力量。重复基因的功能分化一直是研究热点，也是郭宝成的研究内容之一。通过数据挖掘，郭宝成发现已有的研究大都集中于重复基因序列碱基变异，插入缺失对重复基因的影响是研究中的“缺口”。因此，他决定以在进化过程中，基因（组）重复尤其突出的鱼类为研究对象，系统研究插入缺失对重复基因分化的影响。
郭宝成发现重复基因比单拷贝基因积累了更多的插入缺失，重复基因两个拷贝均有插入缺失积累，缺失的积累要比插入的积累普遍，插入缺失倾向积累于蛋白质二级结构的环结构域及三级结构的表面，重复基因两个拷贝间的序列分化程度与其插入缺失积累密度呈显著的正相关，插入缺失而非碱基变异是重复基因两个拷贝间蛋白四级结构分化的主要原因。通过总结上述研究成果，郭宝成提出了插入与缺失是重复基因进化的重要动力。研究结果发表于国际知名分子进化刊物Molecular Biology and Evolution，受到编辑与审稿人的高度认可。
生物适应性进化的遗传基础是生物学研究的基本问题，了解生物适应性进化的遗传基础，对于生物多样性的保护以及资源的可持续利用至关重要。因此，郭宝成以鱼类海水向淡水的适应为其研究的切入点。
已有研究表明，环境因子是方向性选择的重要动力，因此具有非常高盐度和温度梯度变化的波罗的海为研究海洋鱼类群体分化提供了天然的实验室。通过对波罗的海中三刺鱼和鲱鱼群体的研究，郭宝成发现，遗传分化发生在三刺鱼和鲱鱼的整个基因组范围；而盐度和温度的变化是波罗的海三刺鱼和鲱鱼遗传分化的动力。为海洋鱼类群体分化及局部适应（local adaptation）提供了确凿的证据，研究成果发表在BMC系列旗舰刊物BMC Biology和分子生态学代表性刊物Molecular Ecology上，发表一年来已受到数十次引用。积跬步，以至千里
“促进和提高中国的鱼类进化研究”，这是长久以来萦绕在郭宝成内心的声音。2016年，郭宝成作为中国科学院动物研究所“百人计划―青年俊才”候选人从芬兰归来。在未来几年里，一方面，他将以前期的研究成果为切入点，继续深入研究插入与缺失在重复基因功能分化中的作用及其在鱼类物种分化中可能的作用；另一方面，为了研究生物进化的重复性和可预测性，郭宝成拟以发生适应辐射的刺鱼类群为研究对象，运用群体基因组学和比较基因组学的方法，研究全球范围内，刺鱼从海水向淡水适应辐射过程中，种内平行进化与种间趋同进化的遗传基础，从而进一步揭示适应辐射发生遗传机制的一般规律。郭宝成已经逐步组建起了属于自己的鱼类进化与基因组学研究团队，并且得到了国家自然科学基金的资助。
在开展科学研究的同时，郭宝成深知科研平台在创新型人才的培养中蕴含着巨大的潜力。他说：“人才培养工作是科学研究的重中之重，毕竟科研最终是要由人完成的。就鱼类研究在国内的发展来看，我们应该以人为本，培养一批以鱼类为研究对象，掌握分子与细胞生物学、遗传学、基因组学以及生物信息学技术的复合型人才，以此带动我国鱼类研究的发展。”目前.郭宝成的中国科学院动物研究所鱼类进化与基因组学研究团队已经纳入了1名博士后、1名博士生和2名硕士研究生，并且正在逐步扩展当中。
在具体的科研人才培养工作中，郭宝成认为，学生独立思考与动手能力是并重的。他说：“作为学生科研道路上的指引者，我们既要培养学生的独立思考能力，组织学生参加各种学术会议，开拓眼界，又要培养学生动手解决科学问题的能力。独立思考能让学生知道什么是科学研究的重要问题或者亟待解决的问题，而动手能力则为问题的解决提供了保障。”
【关键词】整体医学；基因组；中医心理学；中医基因组学
1整体医学
整体医学是现代社会正在兴起的一种医学体系，将医学看成一个有机整体，从整体上来认识医学的性质、对象和目的。整体医学与传统中医药学在外表近似，但是本质有所不同。整体医学从本质上说，是一种系统论。整体医学就是用整体观认识医学的各个要素。而整体医学的整体观是建立在现代科学技术所认识的所有联系的基础上，从科学的长远发展上来说，这是一种弱整体观，一种综合论，理论基础是还原科学观。
医学的发展大致经历了三个时代，即经验医学时代、实验医学时代和当前的整体医学时代。经验医学时代为自然哲学医学模式，实验医学时代为生物医学模式，而整体医学时代为生物-心理-社会医学模式。当今医学的特点是处在实验医学时代向整体医学时代的过渡时期，整体医学的理论体系尚未正式形成，但已具雏形。现代的整体医学是现代科学技术尤其是生命科学发展的结果，但是生命科学——基因组学正在走向完善的基因组联系，将来的发展必然在基因组的普遍联系上证明中医的基本理论，所以随着基因组学的整体化发展，以及中医学的跨越式发展，现代整体医学必然走向更完备的、以中医学为核心的整体医学。
2中医学现代化
整体医学的崛起给中医药学国际化带来了机遇，整体医学与中医药学的关系是十分密切的。从理论体系看，整体医学的理论与中医药学的学说实际上是相通的。如《黄帝内经》中就提出“人与天地相参”的观点。
中医药学其实就是一门完整的整体医学。中医学有着对人体自身整体性及人与自然、社会环境相统一的认识。但是中医学又是一门模糊的整体科学。《黄帝内经》建立于二千多年前，是古人观察人体与自然所建立的整体医学，其本质就是结构与功能相统一的整体观，但是由于社会发展水平和极端落后的科学技术条件的限制，这个时候形成的整体只能是粗略与模糊的。随着时代的发展，由于封建礼教的限制，加之受中国哲学观重用轻体、重道轻器价值取向的影响，人们开始疏于人体具体的形态和结构，歧视人体解剖，对人体的细节和局部方面未做较深入的剖析研究，随之《内经》的结构功能统一的整体观逐渐演变为单纯的功能性的整体观。由于缺乏了结构和形态的支持，不能得到有效的可见的物质证据来说明自己的科学性，本身也缺乏创新发展，所以随着以结构为主的现代医学的发展，中医学屡次受到打击和排斥。
中医药学的发展必须从《黄帝内经》的整体思想开始做起，真正认识整体的本质，结合现达的科学技术尤其是分子生物学技术，发展新时代的完整的结构与功能统一的整体观。所谓中医现代化就是用现代语言和科学技术重新描述人与自然、人与社会平衡条件下的人整体的运动规律。
当代分子生物学在迅猛发展，借助电子计算机技术处理大量数据，基因组学得到了极大的发展。在足够的时间内，基因组学很可能走向整体，最后可能在基因的相互联系中发现了中医的阴阳五行所存在的基因证据，这时候中医就会被分子生物学所吸收，现代的整体医学就可能吸收了中医药学的优势发展成为完善的结构与功能统一的整体医学，中医不再是中国的中医了。这是好事，但是对于国家和民族，对于中医学的发源地，我们将失去一次崛起的机会。
3整体的含义
中医学是整体科学，西医学是还原科学。中医现代化首先必须是基础理论的现代化，而基础理论的现代化又以整体为前提，整体观的现代化为首要。以前中医现代化的失败在于从传统的功能整体观方法论上而不是从整体的根本意义上看待现代化。而西医也是从自身的方法论上看待中医，所以在这种前提下根本的中西医结合是不可能的。
整体是物质的结构与功能的统一，两者互相依存、不能分离，结构是功能的基础，功能是结构的展现。整体是局部的整体，局部是整体的局部。整体是物质形、气、能的统一，是结构与功能的统一，是一种客观实在。
任何个体都是由两种以上的物质要素混化而成的。这一混化物可以呈质地均匀无别的气态，也可以呈实体存在的实体态。前者固然是一体，后者，尽管它的实体组成部分可以形形，各部分的功能也可千差万别，但该实体物的气却遍布全体、贯穿内外，使组元形成有机联系的和谐整体。这里所说的整体，指形成气的时空结构而言，它是维系气独立性、特殊性的根本，也可把整体理解为气的结构模式。譬如，设某模式为特殊的比附，这种特定的形状结构的性质是不受其所占位置的大小影响的。因而时空结构模式一旦形成，不仅可以使全部事物的各个部分都处在同一结构上，而且这一整体特以渗透到所属各个局部中去，使在这一整体中的局部组元可以体现整体，这是与组元作为独立存在物的根本区别：①整体的实在性。②整体的联系性：任何整体都在和其他整体处在密切的联系当中，联系是这个整体存在的必然条件，没有联系便没有这个整体存在的必然性了。③整体的层次性：任何整体都是大的整体的一个组成部分，而这个整体有包含了小的层次的整体，小的局部组成。④整体规律的类似性：一物生来有一身，一物自有一乾坤。每个整体都是从类似规律演化而来，从无极演化，有太极，从这太极演化阴阳，以至这一整体全部。⑤整体的进化性：宇宙从无极逐渐演化太极，以至现在的万物，在发展至人这个宇宙最高级的生命个体，便是整体演化的最好的证明。
气是中医学的核心。现代医学是从有形的结构上研究，形是气所聚，形散为气，气是形的场，形气是统一的。气是整体的体现。那么从形气理论的两种医学也是可以统一的。
整体性是贯穿人体宏观和微观的根本。从宏观逐渐微观，每一层次都是结构和功能的统一，每一层次都服从统一的整体性，而整体性是每一层次运动联系的根本。这个的整体规律就是中医基础理论，这个规律指导着每一层次的运动和相互作用。
4建立中医基因组学
基因组是现代生物学还原到分子的体现，由此生命科学开始转向整体科学。现在的功能基因组学就是这一转向的体现。基因组是整体科学与还原科学的交汇点。
基因组是人体的微观信息调控中心，更体现了人体的整体性。它是人的精气的凝聚态，含有生命的全部信息。宏观人体整体和微观的人体基因组整体性是统一的和同源的，基因组整体是由五脏功能模块组成，这五脏又有亚细的模块组成，这亚细的模块又有更微小的基因模块组成，各个大模块亚细模块之间存在协调的相互关系，这个关系就是微观经络系统。基因功能模块由相应的基因组成，基因组整体是结构和功能统一的整体。建立中医特色的基因组学是为了完善中医药学理论，发展整体医学。建立微观基因组整体辨证论治，并没有否定传统意义上的辨证论治观，而是将其发展一步，深入到基因组整体内部，将整体观深入到基因组整体中，将宏观整体辨证和微观基因组整体辨证结合起来，建立了一个从外至里、从里至外的整体的辨证论治观，建立宏观和微观统一的整体的辨证体系。这才是科学的完整的辨证论治观。
建立中医基因组学是为了在基因研究的基础上，结合证候研究，证明中医证候理论的正确性；进而在分子基础上证明中医脏腑经络理论的正确性，最后深入基因组研究，深入了解基因组所蕴含的生命本质以及生命的发展。
中医基因组学的建立是中医现代化走向未来的一个关键点，整体科学与还原科学都在这一尖端领域进行着研究，而中医学进入这一领域，一可以完善自己的理论体系，解译基因组所包含的全部生命信息，促进人类的健康事业；二则可以引导还原科学的整体化演变。
5中医心理学的发展
这是中医心理学与现代心理学结合的关键点。也是中医现代化的另一个关键点。
中医心理学原来是中医学的一个分支，以心理的整体功能为本体论述人的心理的，讲的是人的先天功能。传统中医学建立在远古极端落后的社会经济条件下，人们看不出人的社会本质和社会发展，而现代社会条件下，人的心理与健康都受到了社会的极大影响，发生了很大改变，中医心理学也必须随时代的发展而发展。
现代心理学是以人的大脑的具体结构为生理基础，论述人在社会中的各种行为性格等，这是人的后天功能，对人们的各种行为意识均有科学的描述。但是现代心理学没有与人的整体功能结合在一起，没有指出人的根本的社会本质，所以其发展也是有局限的。现代心理学是建立在还原论基础上的，而人的心理是整体的，所以它本身具有很大的缺陷。
人的各种语言、行为以及意识思维等都是在人的元神的支配下进行的，元神是最根本的自我。而心理的进行是在社会背景条件下的，一切心理行为都有社会背景的，社会背景形成了人的心理模块、人格模式，人格模式下的元神系统构成了人的社会自我，心理的行为是在元神的支配下通过心理模块进行的，以此结合这两个心理学，可以从根本上解决人的心理问题。佛学对人的心性理论有深刻认识，但是借鉴之前必须彻底抛弃佛学所具有的唯心思想，心性理论中性与元神相关，而心与元神、元神支配下形成的人格模式有关。
元神可以接受信息，加工、储存、提取信息，发放信息三个方面。人出生时意识是白净的，但是在人从出生开始，人就在不断接受信息，在一定社会文化背景下不断学习，不断加深信息，积累信息，使元神中的信息不断强化与激活而得到强化，最终形成了比较固定的人格参照模式。这个模式一旦形成，就形成了新进入信息的文化背景，形成了人各种意识、行为的模板，形成了特定的性格模式。人的性格模式是在元神支配下形成的，但是性格模式一旦形成就对人的元神人的生理发生作用，形成了人的后天行为的文化背景和模式。人的性格模式与人的后天社会文化环境有很大关系，它也不是固定不变的。
中医心理学和现代心理学是功能与应用的结合。元神是人的整体功能，人的五脏情志、七情等都是人的元神功能的一个方面，但是这些情志的发生必然受到人的性格模式的影响，性格模式又决定了情志的发生模式。中医心理学和现代心理学都是不完整的，各讲述了人心理的一个方面，结合起来才是真正的人的心理整体过程。
人的心理在当今社会是一个比较陌生的领域，佛学、现代心理学、中医心理学都有各自的认识，但是它们又不是完全的，正确的认识是将它们结合起来，建立科学的辨证唯物主义的整体的心理学体系。现代中医心理学的建立不但解决了人的意识的根本问题，促进人类的心理健康发展，而是还对社会的发展有很大的潜在的作用。
6结论
关键词：足球运动；心理变化因素；心理训练
一、影响中学生足球运动员心理变化的因素
1.竞赛规模和运动员面临的任务。规模越大，比赛任务越重，运动员心理情绪就易于激动，易产生高度的情感，即荣誉感、社会责任感。如一支学校足球队的运动员在参加校际间比赛时，因为竞争对手较弱，那么他们的情绪就不兴奋，也就不容易发挥出最佳技战术水平，当参加省、区级的比赛时，竞争对手的实力也很强，要想在比赛中取胜就不是很容易的事。而比赛任务很重，必须全力以赴，在为球队争光的情绪感染下，注意力高度集中，兴奋性增强，能取得较好的成绩。
2.参加比赛的队伍水平实力对比。实力接近，情绪易于高涨，其实力悬殊较大，情绪就较低落，比赛都渴望胜利，但同样也希望能遇上势均力敌的对手。如2012年我带十堰市第二中学足球队参加湖北省青少年足球比赛，那是一场高水平的比赛，对手都是全省各地市的高手，全队上下必须努力拚搏才能取得一场一场的胜利，在比赛中为了战胜对手，但更是为了战胜自己，向对手挑战的同时也是对自我的一种挑战。只有在强队面前获得胜利才是最后的胜利，要想战胜对方，首先要战胜自我。
3.训练水平和比赛经验。经验丰富，准备充分，球队整体训练水平较高易产生增力情绪，反之，则产生减力情绪。初次参加比赛时不能很好的发挥出自己的水平，取得成绩也不理想，是因为赛场环境在一定程度上会导至心情紧强和动作僵硬，反应和注意力降低，不能发挥出自己平时训练的一般水平，可能比平时还要低落，这主要是情绪在作怪，我们平时的训练要多从实战出发，在每节训练课中有针对性的培养，有目地性的强化，就可能避免临场紧张的现象发生，通过练习比赛和友谊赛来增强他们的自信心。
4.参加比赛的动机。从运动员产生的动机是否与体育活动的目标、内容、方法相联系来划分，可分为内在和外在动机。内在动机包括：能胜任的动机，成就动机，以及接受挑战的动机等；外在动机包括：教练员、家庭、社会等外部的压力引起的运动动机，为了获得物质上的报酬，高考得到加分。一般来说，内在动机能促进人们对体育目标的追求，其动力更足，持续作用时间更长。而运动员在从事体育活动时既有内在动机也有外在动机，两者必须有机的结合，主次分明，才能调动运动员在训练和比赛中的积极性。所以运动员有良好的动机，即使遇到困难，也能克服消极情绪，引起良性的兴奋和振奋的精神状态，并充分调动自身的力量战胜困难，夺取比赛的胜利。
5.外界环境的干扰。比赛的胜利与失败，不仅仅受运动员自身条件制约，同时还受外界环境的干扰，如天气、场地、观众和裁判员等。这些外界环境的干扰，不同程度上的影响到运动员的心里活动。例如在雨天进行足球赛，观众少，场地泥泞等，往往使比赛气氛冷淡，运动员不易调动积极性。反之，如果有热情的观众助威、加油，比赛气氛活跃，运动员就易产生奋发的情绪增强自信心，最终取得比赛的胜利。
二、中学生足球运动员的心理训练方法
心理训练是运动训练重要内容之一，它分为一般心理训练和赛前心理训练。心理训练对培养运动员在训练和比赛中具有稳定的、适宜的心理状态促进训练质量的提高以及在比赛中发挥出较好的运动水平，创造优异成绩都有重要意义。
1.自我暗示训练。自我暗示训练是运动员用自己的思想、词语对自我的心理施加影响，以调整自己的情绪、意志和注意力等心理活动，从而提高自我的控制能力，在比赛中建立良好的状态。如在运动员上场前反复提示队员不要计较比赛的结果，排除一切干扰，全身心的投入到比赛中去，认真完成每一个技术动作，处理好每一个球，把个人的行为融入全队的整体配合中去。
2.放松训练。放松训练是运动员通过自我的暗示来实现的，暗示是通过语言来进行心理调节的一种方法，它使疲劳的机体得到迅速和充分的休息，使情绪得到迅速的调整，信心百倍地准备下一场比赛。用语言提示进行心理和身体的暗示放松。放松暗示的语言有1.我安静下来了；2.我的全身、大脑都放松了；3.我的呼吸很平稳很轻松；进行战前动员的暗示语言有：1.我休息过了，现在准备投入比赛；2.我积蓄了力量要为全队出一把力；3.我头脑很清醒，教练布置我的任务我定能完成；4.我感觉很好；5.看我的等等。
3.集中注意力训练。集中注意力训练是一种主要的注意力调节方法。集中注意力是指：人的身心倾向于某个目标，不分心 ，不受各种内外界因素干扰。实际上注意力的调节能力是运动员的一种重要的心理品质，这种能力既与先天的神经系统的特征有关，又与后天进行系统的有意识的训练和培养有关。具体的方法：1.教练员有意识的安排运动员在外界环境干扰下进行训练和培养，如在比分让几球；在临场裁判上制造错判和偏护对方的判法，在心理承受力给予有意识的培养，通过意志品质的锻炼，使队员心理上有所准备。2.通过运动员的意志品质的随时分配和转移注意力的训练。教练员安排计划后，有意识地在同一训练课中变换训练内容，要求运动员迅速从一种方法、手段上转移到另一种训练方法、手段上，这样可以提高运动员调节注意力的能力；3.在平时的训练和学习中，教练员有意识地培养运动员养成无论做什么事都要专心致志，聚精会神的习惯，以提高运动员集中注意力的能力。4.在竞赛环境的活动中，培养意志品质及整体观念和个性发展。
关键词： 功能基因组； 西瓜； 甜瓜； 黄瓜
功能基因组学（functional genomics），又被称为后基因组学（post-genomics），它是利用结构基因组学提供的丰富信息和产物，借助高通量、大规模的试验分析方法，在全基因组或系统水平上研究基因的功能，弄清生物体中各组分是如何工作并形成有功能的细胞、组织及整个生物体[1]。其目标是明确基因组中全部基因的功能， 揭示植物生长发育、环境应答互作的分子网络， 从而全面阐释植物的生物学基础。目前，水稻、拟南芥等模式植物功能基因组学研究发展较快，近几年随着科技进步和资金投入的不断增加，葫芦科作物基因组研究也取得了一定的成果。西瓜基因组全长约425 Mb，甜瓜约450 Mb，黄瓜约376 Mb[2]， 基因组大小比较适合开展基因组测序和功能基因组研究。2007年由西班牙牵头组织，美国、中国、法国、以色列、日本等国家的14个实验室联合启动了国际葫芦科基因组计划（International Cucurbit Genomics Initiative，ICuGI），该计划为瓜类蔬菜的基因组学研究奠定了良好的技术平台。在此基础上，2008年相继启动了葫芦科三大作物西瓜、甜瓜、黄瓜的全基因组测序计划[3]。随着基因组测序工作的陆续完成，瓜类作物基因组研究逐步进入到功能基因组研究时代。本文综述了近些年植物功能基因组学主要研究方法在西瓜、甜瓜以及黄瓜上的应用概况。
1 高通量、大规模EST测序及功能解析
EST（Express Sequence Tag）是指通过对cDNA 文库中随机挑取的克隆进行大规模测序所获得的cDNA 的5’或3’端序列，长度一般为150～500 bp。EST是基因编码序列的一部分，通过与数据库中已知功能的基因序列进行对比，从理论上可推测其基因功能。EST已发展成为新基因发现的有效途径，也是植物功能基因组学研究的重要工具。随着测序技术的不断改良和测序成本的降低，高通量、大规模EST测序及功能解析开始广泛应用。
西瓜EST研究方面，A. Levi 等[4]通过与叶片cDNA消减杂交构建了西瓜果实发育不同时期（授粉后12、24、36 d）果肉消减cDNA文库，获得了832条无冗余EST，序列比对分析表明有410个EST-unigenes与已知编码蛋白的基因同源，按功能归类分属于初级代谢、氨基酸合成组装、细胞膜运输、细胞分裂、细胞壁代谢、细胞骨架和细胞形成、基因转录和表达、信号转导、抗性防御和次级代谢。这些潜在的功能基因序列为日后开展西瓜果实发育和品质形成的遗传与功能基因组研究奠定了基础。吕桂云等[5]通过构建枯萎病菌诱导的西瓜根系组织SSH-cDNA文库，对测序获得的4 431条高质量EST序列进行聚类拼接，获得1 756个非重复序列，基因功能分类表明抗病与防御相关基因约占36.3%，对获得的西瓜与枯萎病非亲和互作中部分特异性表达的基因进行了初步探讨，发现可能参与西瓜与枯萎病菌非亲和互作的转录因子、激酶和防卫基因及茉莉酸和木质素2个主要代谢途径。Guo等[6]采用Roche/454新一代测序技术，从西瓜4个果实发育期（授粉后10、18、26、34 d）获得了577 023个高质量EST，组装成了75 068个unigenes，有54.9% 的unigenes与GeneBank中的已知基因同源，其中2/3来源于黄瓜。Gene Ontology （GO）注释表明，有33 853个unigenes（45.1%）获得至少1个GO术语，被注释序列的基因功能分属于分子功能（molecular function）类别、生物过程（biological process）类别和细胞组分（cellular component）类别，所占比例分别为38.6%、38.6%和36%，另外大约29%的unigenes同时具有以上3种功能分类。生物过程类别的基因主要参与细胞过程、代谢过程和生物合成过程，表明果肉组织在发育过程中发生了广泛的代谢活动。数字基因表达谱分析及实时定量PCR验证表明有3 023个基因在果实发育不同时期存在显著的表达差异，表达量差异至少在2倍以上。研究发现细胞壁相关基因在未成熟白瓤果肉组织中高效表达，而类葫芦卜素代谢基因（八氢番茄红素合成酶和番茄红素-β环化酶）、蔗糖代谢基因（蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶）在果实发育不同时期差异表达明显，作者对与果实品质相关的一些生化途径如纤维素合成、木栓质合成、葡萄糖合成降解以及淀粉合成降解等进行了进一步鉴定。
甜瓜大规模EST测序及功能解析方面，Nurit Katzir等[7]通过构建甜瓜EST数据库，从4 800条序列中鉴定出与甜瓜果实香味代谢相关的3类基因家族，乙醇乙酰转移酶、倍半萜合酶和类胡萝卜素裂解双加氧酶，克隆得到候选基因的全长序列，研究了这些基因在不同甜瓜品种间的表达模式。Daniel Gonzalez-Ibeas等[8]通过对8个来源于甜瓜不同组织和生理状态的cDNA文库（包括授粉后15 d和46 d的2个果实的文库）测序和序列拼接、组装，获得16 637个无冗余EST。通过与拟南芥基因组做生物信息学比对分析，发现众多个与果实发育相关的基因，如ACC合成酶、ACC氧化酶、细胞壁代谢酶、类胡萝卜素合成代谢酶、MADS-box 基因等。实时定量PCR表明在果实成熟期乙烯受体基因EIN4表达量翻倍，表明该基因与果实成熟期乙烯信号调控相关。MADS-box 基因SVP在果实成熟期表达量下降了4倍，番茄红素ε环化酶基因（LUT2）和木葡聚糖内糖基转移酶基因（TCH4）表达量也下降了4倍。2011年，Christian Clepet等[9]构建了4个不同类型甜瓜品种不同植物组织的11个全长cDNA文库和4个标准化cDNA文库，分别获得71 577 条和22 179条EST，能够组装成24 444条unigenes，基因对比显示有75%～85%的序列与双子叶植物同源，70%与单子叶植物同源，有6 972个基因家族在双子叶植物和单子叶植物间具有保守性。对数字基因表达谱研究，结果表明有175个基因为组织特异表达，这些基因为未来开展功能基因组研究提供了宝贵的资源。作者从这些序列中鉴定出了4 068个SSR和3 073个SNP，并对1 382个全长转录组进行了分析。为了解甜瓜对盐胁迫的抗性反应机制，Shiwei Wei等[10]构建了耐盐甜瓜品种根系组织的抑制消减杂交（SSH）cDNA文库，测序获得262条uni-ESTs，有161条序列与已知基因高度同源，128条与未知功能基因同源，有很多基因显示与生物和非生物胁迫相关。研究表明，甜瓜耐盐受众多蛋白质调控，这些蛋白涉及细胞代谢、能量、转录、信号转导、蛋白质命运以及细胞拯救和防御等生物过程，表明甜瓜作物耐盐存在复杂的抗性反应机制。
在黄瓜上面，Dae-Jae Kim[11]构建了黄瓜子叶生长不同时期的cDNA文库，筛选出大量与衰老相关的基因，利用半定量RT-PCR分析了365个克隆，发现有很多基因表达量提高，这些基因有些功能已知，有些功能未知。齐晓花等[12]采用SMART 技术构建了高抗白粉病的黄瓜品系JIN5-508 的叶片cDNA文库，利用该文库随机挑选的8 352个克隆从5’端进行单向测序，共获得8 035个有效的ESTs，序列的平均长度为838 bp。从文库中筛选出了大量的低丰度表达基因，约占unigene总数的72.5%，1 991个unigenes 获得分子功能注释，其中与蛋白结合活性和催化活性相关的基因分别达到了41.34%和38.72%；在获得功能注释的unigene 中，有部分抗病抗逆相关基因高丰度表达，其中3个unigenes与拟南芥白粉病抗性基因Mlo2、Mlo8 和Mlo14 高度同源。盛慧等[13]利用抑制性消减杂交技术（SSH）构建黄瓜胚胎发育早期和晚期差异表达cDNA文库，经反向Northern blot杂交检测，共得到97个阳性克隆。利用分子生物学软件对测序后的序列进行质量检测和聚类、拼接，共得到93个Uni-ESTs，其中包括86个singletons 和7个contigs。将上述EST序列在GenBank上进行BLAST比对，有83个EST片段找到了与之匹配的同源序列，有10 个EST片段未找到同源序列，推测可能是新基因。其中很多EST与拟南芥、水稻或玉米蛋白质数据库中的热激蛋白具有很高的同源性。将以上序列进行功能分类，发现在胚胎发育早期细胞防御和代谢过程占主要位置，而在胚胎发育晚期细胞防御和抗渗透胁迫功能是非常重要的。Guo等[14]以黄瓜全雌系和雌雄同株系测序获得353 941条EST，其中188 255条来源于全雌花，165 686条来源于雌雄花，结合5 600条GeneBank收录的EST和mRNA序列，组装成了81 401条unigenes。通过基因功能注释和分析，预测了343个生化代谢途径。对数字基因表达分析，表明大约200个基因在不同花性型存在差异表达，为研究植物花分化的分子机理提供了新的认识。潘宇等[15]构建了黄瓜授粉前后多个发育阶段的幼果组织cDNA文库，测序获得116条EST，92.2% 的长度在400 bp以上，19% 为重叠序列。在GeneBank中进行BLAST分析后确认与已知功能基因相似的EST序列有71条，有相似序列而功能未知的基因和没有相似序列的EST序列各占19.83% 和18.97%。
2 TILLING技术
TILLING（targeting induced local lesions in
genomes，定向诱导基因组局部突变技术），该技术借助高通量、标准化的检测手段，快速有效地从经化学诱变剂（EMS）诱变过的突变群体中鉴定出点突变。与传统的插入突变比，TILLING技术利用传统的化学诱变获得突变体，不需要耗时的转基因和复杂的组织培养过程，具有高通量、低成本、高效率等诸多优势。目前，TILLING作为一种全新的反向遗传学研究方法已经用于多种植物。
TILLING技术在葫芦科作物上的应用主要集中在甜瓜方面，2007年，Yaakov Tadmor等[16]最先用EMS诱变构建了甜瓜品种Noy Yizreel的突变基因库，共产生3 000个M2家系，发现了大量新的表型突变，大部分为隐性单基因控制。Fatima Dahmani-Mardas等[17]建立了甜瓜品种Char Mono （Cucumis melo L. subsp. melo var. cantalupensis）的TILLING技术平台，CharMono系雌雄同株、呼吸跃变型，在M2现了大量子叶、茎蔓、花和果实发生的表型突变，利用与果实品质相关的11个基因筛选突变株系，发现大约每隔573 kb会发生一个突变，大部分都是G/C 突变成 A/T ，也有G/C 到 C/G，T/A到 A/T和C/G到A/T的变异，外显子测序表明31.3%为基因沉默突变，65.1%为错义，2.4%为转录终止，1.2%为拼接剪接突变，氨基环丙烷羧酸氧化酶基因CmACO1筛选到7个独立的点突变，其中G194D果皮颜色变异明显，果实延迟成熟黄化，而果形、可溶性固形物含量和果肉颜色仍然与野生型一样。G194D自交纯合株系也呈现出果实发育期延长、果肉变硬和果实延熟，并且在2个不同试验地点表现一致，这些表型变异证明了G194D系CmACO1基因突变而来，该研究利用TILLING技术成功创造了甜瓜品质新资源，显著提高了品种货架期。Mireia González等[18]建立了甜瓜品种Piel de Sapo （Cucumis melo subsp. melo var. inodorus）的TILLING技术平台，Piel de Sapo系雄全同株、非呼吸跃变型，EMS诱变得到2 368个M2家系，用病毒侵染抗性相关的2个基因Cm-eIF4E（核细胞翻译起始因子）、eIF（iso）4E（核细胞翻译起始因子异构体）、4个与果实成熟相关的基因ACO1、Cm-NOR、Cm-DET1、Cm-DHS（脱氧羧腐胺赖氨酸合酶）以及PDS（八氢番茄红素去饱和酶）筛选突变株系，发现有4个Cm-eIF4E等位基因突变，推测其中的2个改变了蛋白质功能，PDS有2个等位突变，发生在外显子的突变改变了蛋白质功能，造成了苗期白化表型突变。4个与果实成熟相关的基因在群体中筛选突变，得到8个突变的家系。徐美红等[19]用PCR产物直接测序和克隆测序2种方法用于检测这8个突变家系的碱基变化。在直接测序中，4个突变家系的测序结果清晰，能够确认碱基的变化；其他4个家系的结果不清晰，不能确认碱基的改变。在克隆测序中，8个家系的测序结果均清晰，能够直接确定目的基因的点突变。在2种方法的比较中，克隆测序的准确率、效率明显优于直接测序法。
黄瓜方面，以色列的R. Fraenkel等[20]通过EMS诱变获得了大约1 000个M2家系，在苗期发现了诸如植株矮化、子叶自发病变、黄（花）叶、白化苗、叶片卷曲、窄型黑色子叶等诸多表型突变，利用PDS-3（八氢番茄红素去饱和酶）筛选突变株系，发现了4个突变家系，测序表明碱基突变均发生于基因内含子区域，因此并未造成相应的黄化表型突变。该套突变体库为黄瓜反向遗传学及基因功能研究奠定了很好的基础。
西瓜作物TILLING技术的应用尚未见正式报道，美国农业部蔬菜研究实验室的科学家目前正在从事相关的工作，预计将很快取得进展。
3 DNA芯片
DNA芯片是利用已知基因组序列，或来自未知序列的 cDNA 克隆制备模板 cDNA，通过人工或特定的仪器将大量模板 cDNA 按设计好的顺序定量地固定在载体上制备成高密度的微阵列。将标记好的样品 cDNA 片段（来自不同细胞、组织或整个器官）与模板上的cDNA 进行分子杂交。根据不同材料间基因差异表达的信息，推论某个基因的功能或鉴定和分离目的基因。DNA 芯片还广泛应用于基因表达谱、突变基因筛选和转基因鉴别等方面。
在西瓜上，Levi 等[4]通过与叶片cDNA消减杂交构建了西瓜果实发育不同时期（授粉后12、24、36 d）果肉消减cDNA文库。为进一步探究这些EST-unigenes在果实发育不同时期的转录表达差异，W. Patrick Wechter等[21]利用微列阵（microarray）技术对这些EST进行了差异表达分析，发现与叶片相比，有335个ESTs的表达存在明显的差异，表达量差异至少在2倍以上。其中有211个与已知功能基因同源，96个为未知基因。这些基因参与了维管系统、类胡萝卜素合成、转录调控、病原和逆境胁迫响应以及乙烯合成等，实时定量PCR也验证了这些功能基因的差异表达。
在甜瓜上，张红等[22]利用国内首个甜瓜cDNA 芯片Melon cDNA array ver1.0检测了新疆厚皮甜瓜（Cucumis melo var. ameri）果实基因表达以及经60Co射线辐射诱变后的新疆厚皮甜瓜酸味抗病变异株成熟果实基因的表达。结果显示，该芯片平均能够检测新疆厚皮甜瓜基因2 008个，检测出的基因占该芯片基因探针总数的65.4%。发现酸味抗病变异株上调表达的基因有251个，占检出基因总数的12.5%，下调表达的基因224个，占检出基因总数的11.16%。RT-PCR重复试验表明用Melon cDNA array ver 1.0检测新疆厚皮甜瓜成熟果实基因表达水平是可行的。Daniel Gonzalez-Ibeas等[23]利用抗西瓜花叶病毒甜瓜材料TGR-1551，感病材料Tendral，用DNA 芯片检测了17 443个unigenes的表达，发现接种感染后TGR-1551比对照发生了显著的转录差异，与空白对照相比，Tendral有 3 291个unigenes 差异表达，TGR-1551有2 488个unigenes 差异表达，共有677个unigene unigenes受到抑制表达。说明TGR-1551发生了广泛、深刻的转录差异。
在黄瓜上，毛伟华等[24]通过GenBank搜索已的生物代谢途径中的关键酶基因序列， 设计特异性引物， 采用RT-PCR法扩增这些酶的相应基因片段，在完成432个基因片段的克隆分离、测序和生物信息学分析工作的基础上研制出国内首张黄瓜cDNA 芯片。该芯片含有9个质控cDN段和423个cDNA探针， 涉及光反应、卡尔文循环、碳水化合物代谢、水-水循环、信号传导、激素代谢、光呼吸、防御、蛋白与氨基酸代谢等多个代谢途径。利用该芯片对黄瓜缺镁胁迫下基因表达谱进行了初步研究， 发现在缺镁胁迫下差异表达的22个基因， 其中10个基因的表达受缺镁处理抑制， 12个基因的表达受缺镁处理诱导。该芯片的研制为进一步研究黄瓜功能基因的高通量时空变化提供了有效的技术支撑。为验证该套cDNA芯片杂交结果的可靠性，毛伟华等[25]研究了黄瓜在CMV 侵染胁迫下的基因表达谱变化，并对其中5个具有代表性的基因通过实时荧光定量PCR（QRT—PCR）进行检测，共获得67个差异表达显著的基因，其中42个基因下调表达，25个基因上调表达。这些差异表达的基因涉及了许多重要代谢途径，许多与光合作用、氮同化相关的基因受到明显的抑制，而一些防御相关基因和信号传导相关基因则诱导表达。同时，也发现了一些与CMV 胁迫相关的功能未知基因或未有任何功能信息的基因。研究发现，CMV 胁迫引发了黄瓜代谢发生一系列复杂的适应性变化，PR1-1a 等基因可能在黄瓜防御CMV侵染过程发挥着重要作用。
4 RNAi技术
RNAi（RNA interference）是一种双链RNA （double-stranded RNA，dsRNA）分子在mRNA水平关闭相应序列基因的表达或使其沉默的过程，也就是序列特异性的转录后基因沉默（post-transcriptional gene silencing， PTGS）。RNAi技术具有高度的序列专一性和有效的干扰活力，可以特异地使特定基因沉默，获得功能丧失或降低的突变体，根据表型变异可推测该基因的功能，RNAi已发展成为功能基因组学研究中基因功能鉴定的一种强有力的工具。
2012年，ANA M.等[26]利用RNAi技术沉默甜瓜 Cm-eIF4E（核细胞翻译起始因子）基因，通过对转基因T2代接种8种甜瓜易侵染的病毒，发现转基因植株对黄瓜叶脉黄化病毒（CVYV）、甜瓜坏死斑病毒（MNSV）、摩洛哥西瓜花叶病毒（MWMV）、小西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）产生抗性，表明Cm-eIF4E的存在造成甜瓜对这4种病毒的易感染性。Cm-eIF4E基因对于甜瓜作物广谱高抗等位基因的发现，将是一个有效的选择途径。程鸿等[27]通过RT-PCR 方法从甜瓜中克隆得到白粉病感病相关基因CmMLO2 的cDNA 序列，RT-PCR 结果表明，CmMLO2 主要在甜瓜叶片中表达，具有组织特异性。在受到白粉病菌胁迫时CmMLO2表达显著上调，表明CmMLO2 很有可能与白粉病发病有关。构建RNAi表达载体，利用叶盘转化法转化甜瓜，获得了PCR 阳性植株，对白粉病接种鉴定结果表明，转化植株对白粉病具有抗性，证明通过ihpRNAi敲除CmMLO2，可以获得对白粉病具有抗性的甜瓜材料。
5 T-DNA插入突变
T-DNA（transferred DNA）是根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）内 Ti 质粒（tumor-inducing plasmid）上的一段 DNA， 它能侵染并稳定地整合到植物基因组中。由于插入的 T-DNA 序列已知， 插入到植物基因组中的T-DNA 类似于给基因贴了一个序列标签。通过分离T-DNA 标签位点的侧翼水稻基因组序列， 可以快捷地找到含有标签的基因， 经过插入标签基因与突变体表型的共分离检测， 从而获得基因的生物学功能。任海英等[28]采用农杆菌侵染子叶外植体的方法产生T-DNA 插入的甜瓜突变体，筛选到一个蔓枯病抗性明显增强的突变体，命名为edr2，该突变体是T-DNA 单拷贝插入甜瓜染色体引起的，edr2 的蔓枯病抗性和标记基因卡那霉素抗性基因共分离。蔓枯病菌在突变体甜瓜edr2上的侵染过程与在野生型甜瓜上相比，分生孢子萌发率降低、芽管的伸长和菌丝的生长较迟缓。蔓枯病菌的侵染能引起edr2突变体发生细胞程序性死亡，但是不引起野生型甜瓜的细胞发生程序性死亡。本研究为选育抗蔓枯病的甜瓜品种提供了新的思路，为挖掘甜瓜-蔓枯病菌互作的基因提供了支持。
6 展 望
西瓜[29]、甜瓜[30]、黄瓜 [31]全基因组测序已完成并对外公布，测序获得的大量生物信息为开展功能基因组学研究奠定了基础，也标志着瓜类作物基因组研究逐步进入到功能基因组研究时代。可以预测，未来将会有更多不同类型的cDNA文库，包括全长cDNA文库被构建，更多的EST序列将被释放，从而为基因芯片的开发提供更多的源序列。另外，TILLING 、T-DNA突变体库的构建工作也将陆续启动或完成，更多的功能基因将被鉴定和分离。功能基因组研究的深入有望鉴定和分离出控制重要农艺性状的全部基因， 揭示基因的时空表达模式，弄清在性状形成中基因与基因的互作，并在此基础上形成对基因调控网络的认识。届时人们就能够从基因结构和基因表达调控两个方面对基因进行修饰，在作物育种实践中实现分子设计育种，从而培育出抗逆性强、品质优良、有益人体健康的西瓜、甜瓜、黄瓜品种，满足人们不断增长的消费需求。
参考文献
[1] Hieter P，Boguski M. Functional genomics： it’s all how you read it[J]. Science，1997，278（5338）： 601-602.
[2] Arumuganathan K，Earle E D. Nuclear DNA content of some important plant species[J]. Plant Mol Biol Rep，1991， 9（3）： 208-218.
[3] 许 勇，张海英，郭绍贵，等. 西瓜基因组学研究与全基因组测序计划[M]. 全国植物分子育种研讨会摘要集，2009： 27.
[4] Levi A，Davis A， Hernandez A，et al. Genes expressed during the development and ripening of watermelon fruit[J]. Plant Cell Rep，2006，25： 1233-1245.
[5] 吕桂云，郭绍贵，张海英，等. 西瓜与枯萎病菌非亲和互作的表达序列标签分析[J]. 中国农业科学，2010，43（9）： 1883-1894
[6] Guo Shaogui，Liu Jingan，Zheng Yi，et al. Characterization of transcriptome dynamics during watermelon fruit development：sequencing， assembly，annotation and geneexpression profiles[J]. BMC Genomics，2011，12： 454.
[7] Katzir N，Portnoy V，Benyamini Y，et al. Functional genomics of genes involved in the formation of melon aroma[J]. Cucurbitaceae，2006： 31-38.
[8] Daniel Gonzalez-Ibeas，José Blanca，Cristina Roig，et al. MELOGEN：an EST database for melon functional genomics[J]. BMC Genomics，2007，8： 306.
[9] Clepet C，Joobeur T，Zheng Y，et al. Analysis of expressed sequence tags generated from full-length enriched cDNA libraries of melon[J]. BMC Genomics，2011，12： 252.
[10] Wei S，Wang L，Zhang Y，et al. Identification of early response genes to salt stress in roots of melon（Cucumis melo L.）seedlings[J]. Mol Biol Rep，2013，40（4）： 2915-2926.
[11] Dae-Jae Kim. A study of cotyledon senescence in cucumber（Cucumis sativus L.）based on expressed sequence tags and cene expression[J]. Journal of Plant Biology，2004，47（3）： 244-253.
[12] 齐晓花，罗晶晶，Mouammar Alfandi，等. 黄瓜抗白粉病品系cDNA文库构建及EST分析[J]. 园艺学报，2010，37（6）： 931-938.
[13] 盛 慧，秦智伟，周秀艳，等. 利用SSH 技术鉴定黄瓜胚胎发育相关基因[J]. 中国农业科学，2010，43（11）： 2292-2299.
[14] Guo S，Zheng Y，Joung J G，et al. Transcriptome sequencing and comparative analysis of cucumber flowers with different sex types[J]. BMC Genomics，2010，11： 384.
[15] 潘 宇，蒲志群，肖雅文，等.黄瓜幼果cDNA文库构建与EST测序分析[J]. 西南大学学报：自然科学版，2013，35（6）： 30-35.
[16] Tadmor Y，Katzir N，Meir A，et al. Induced mutagenesis to augment the natural genetic variability of melon（Cucumis melo L.）[J]. Israel Journal of Plant Sciences，2007，55，159-169.
[17] Dahmani-Mardas F，Troadec C，Boualem A，et al. Engineering Melon Plants with Improved Fruit Shelf Life Using the TILLING Approach[J]. PLoS ONE，2010，5（12）： 15776.
[18] González M，Xu M，Esteras C，et al. Towards a TILLING platform for functional genomics in Piel de Sapo melons[J]. BMC Research Notes，2011，4： 89.
[19] 徐美红，闫景景，陆文玉，等. 甜瓜“Pield Sapo”TILLING平台的测序[J]. 上海交通大学学报：农业科学版，2012，30（5）： 34-39.
[20] Fraenkel R， Kovalski I，Troadec C， et al. A TILLING population for cucumber forward and reverse genetics[M]. Cucurbitaceae，2012，Proceedings of the Xth EUCARPIA meeting on genetics and breeding of Cucurbitaceae（eds. Sari， Solmaz and Aras） Antalya （Turkey）， 2012： 598-603.
[21] Wechter W P， Levi A，Harris K R，et al. Gene expression in developing watermelon fruit[J]. BMC Genomics，2008， 9： 275
[22] 张 红，张志斌，王怀松，等. 应用基因芯片检测酸味抗病甜瓜果实基因表达[J]. 西北植物学报，2009，29（4）： 0669-0673.
[23] Gonzalez-Ibeas D，Canizares J，Aranda M A. Microarray Analysis Shows That Recessive Resistance to Watermelon mosaic virus in Melon Is Associated with the Induction of Defense Response Genes[J]. Mol Plant Microbe Interact，2012， 25（1）： 107-118.
[24] 毛伟华，龚亚明，宋兴舜，等. 黄瓜cDNA芯片的构建及其在黄瓜缺镁胁迫下基因差异表达研究中的应用[J]. 园艺学报，2006，33（4）： 767-772.
[25] 毛伟华，龚亚明，宋兴舜，等. CMV侵染胁迫下黄瓜重要功能基因表达及代谢响应的研究[J]. 中国农业科学，2008，41（11）：3691-3697.
[26] Rodriguze-Hernandez A M， Gosalvez B， Sempere R N，et al. Melon RNA interference（RNAi） lines silenced for Cm-eIF4E show broad virus resistance[J]. Molecular Plant Pathology，2012，13（7）： 755-763.
[27] 程 鸿，孔维萍，何启伟，等. CmMLO2：一个与甜瓜白粉病感病相关的新基因[J]. 园艺学报，2013，40（3）： 540-548.
[28] 任海英，方 丽，茹水江，等. 抗蔓枯病甜瓜突变体edr2 抗病现象的初步研究[J]. 中国农业科学，2009，42（9）： 3131-3138.
[29] Guo S， Zhang J， Sun H，et al. The draft genome of watermelon（Citrullus lanatus） and resequencing of 20 diverse accessions[J]. Nature Genetics，2013，45（1）： 51-60.
