Name: annotation of plant gene function via combined genomics, metabolomics and informatics
Uploaded: 2012-06-17T14:00:00
Duration: 8 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Annotation of Plant Gene Function via Combined Genomics, Metabolomics and Informatics at JoVE.com

نشكر الأستاذ كازوكي سايتو في PSC بتبريد والدكتور بيورن Usadel في MPIMP لإجراء مناقشات مفيدة. ويدعم TT بواسطة زمالة من مؤسسة الكسندر فون همبولت.

<ol>
	<li>Aharoni, A., Keizer, L. C. P., Bouwmeester, H. J., Sun, Z. K., Alvarez-Huerta, M., Verhoeven, H. A., Blaas, J., van Houwelingen, A., De Vos, R. C. H., van der Voet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SAAT+gene+involved+in+strawberry+flavor+biogenesis+by+use+of+DNA+microarrays.">SAAT gene involved in strawberry flavor biogenesis by use of DNA microarrays.</a> Plant Cell. 12, 647-661 (2000).</li><li>Akiyama, K., Chikayama, E., Yuasa, H., Shimada, Y., Tohge, T., Shinozaki, K., Hirai, M. Y., Sakurai, T., Kikuchi, J., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PRIMe:+a+Web+site+that+assembles+tools+for+metabolomics+and+transcriptomics.">PRIMe: a Web site that assembles tools for metabolomics and transcriptomics.</a> In Silico Biol. 8, 339-345 (2008).</li><li>Araujo, W. L., Ishizaki, K., Nunes-Nesi, A., Larson, T. R., Tohge, T., Krahnert, I., Witt, S., Obata, T., Schauer, N., Graham, I. A., Leaver, C. J., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+the+2-Hydroxyglutarate+and+Isovaleryl-CoA+Dehydrogenases+as+Alternative+Electron+Donors+Linking+Lysine+Catabolism+to+the+Electron+Transport+Chain+of+Arabidopsis+Mitochondria.">Identification of the 2-Hydroxyglutarate and Isovaleryl-CoA Dehydrogenases as Alternative Electron Donors Linking Lysine Catabolism to the Electron Transport Chain of Arabidopsis Mitochondria.</a> Plant Cell. 22, 1549-1563 (2010).</li><li>De Vos, R. C. H., Moco, S., Lommen, A., Keurentjes, J. J. B., Bino, R. J., Hall, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Untargeted+large-scale+plant+metabolomics+using+liquid+chromatography+coupled+to+mass+spectrometry.">Untargeted large-scale plant metabolomics using liquid chromatography coupled to mass spectrometry.</a> Nat. Protoc. 2, (2007).</li><li>Hirai, M. Y., Sugiyama, K., Sawada, Y., Tohge, T., Obayashi, T., Suzuki, A., Araki, R., Sakurai, N., Suzuki, H., Aoki, K., Goda, H., Nishizawa, O. I., Shibata, D., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Omics-based+identification+of+Arabidopsis+Myb+transcription+factors+regulating+aliphatic+glucosinolate+biosynthesis.">Omics-based identification of Arabidopsis Myb transcription factors regulating aliphatic glucosinolate biosynthesis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104, 6478-6483 (2007).</li><li>Mutwil, M., Klie, S., Tohge, T., Giorgi, F. M., Wilkins, O., Campbell, M. M., Fernie, A. R., Usadel, B., Nikoloski, Z., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PlaNet:+Combined+Sequence+and+Expression+Comparisons+across+Plant+Networks+Derived+from+Seven+Species.">PlaNet: Combined Sequence and Expression Comparisons across Plant Networks Derived from Seven Species.</a> Plant Cell. 23, 895-910 (2011).</li><li>Mutwil, M., Ruprecht, C., Giorgi, F. M., Bringmann, M., Usadel, B., Persson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+Wiring+of+Cell+Wall-Related+Genes+in+Arabidopsis.">Transcriptional Wiring of Cell Wall-Related Genes in Arabidopsis.</a> Molecular Plant. 2, 1015-1024 (2009).</li><li>Obayashi, T., Kinoshita, K., Nakai, K., Shibaoka, M., Hayashi, S., Saeki, M., Shibata, D., Saito, K., Ohta, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ATTED-II:+a+database+of+co-expressed+genes+and+cis+elements+for+identifying+co-regulated+gene+groups+in+Arabidopsis.">ATTED-II: a database of co-expressed genes and cis elements for identifying co-regulated gene groups in Arabidopsis.</a> Nucleic Acids Research. 35, D863-D869 (2007).</li><li>Ogata, Y., Suzuki, H., Sakurai, N., Shibata, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CoP:+a+database+for+characterizing+co-expressed+gene+modules+with+biological+information+in+plants.">CoP: a database for characterizing co-expressed gene modules with biological information in plants.</a> Bioinformatics. 26, 1267-1268 (2010).</li><li>Persson, S., Wei, H. R., Milne, J., Page, G. P., Somerville, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+genes+required+for+cellulose+synthesis+by+regression+analysis+of+public+microarray+data+sets.">Identification of genes required for cellulose synthesis by regression analysis of public microarray data sets.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 8633-8638 (2005).</li><li>Tohge, T., Yonekura-Sakakibara, K., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochemical+genomics+in+Arabidopsis+thaliana:+A+case+study+for+functional+identification+of+flavonoid+biosynthesis+genes.">Phytochemical genomics in Arabidopsis thaliana: A case study for functional identification of flavonoid biosynthesis genes.</a> Pure and Applied Chemistry. 79, 811-823 (2007).</li><li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Web-based+resources+for+mass-spectrometry-based+metabolomics:+A+user's+guide.">Web-based resources for mass-spectrometry-based metabolomics: A user's guide.</a> Phytochemistry. 70, 450-456 (2009).</li><li>Tohge, T., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+genetic+diversity,+informatics+and+metabolomics+to+facilitate+annotation+of+plant+gene+function.">Combining genetic diversity, informatics and metabolomics to facilitate annotation of plant gene function.</a> Nature Protocols. 5, 1210-1227 (2010).</li><li>Tohge, T., Kusano, M., Fukushima, A., Saito, K., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+and+metabolic+programs+following+exposure+of+plants+to+UV-B+irradiation.">Transcriptional and metabolic programs following exposure of plants to UV-B irradiation.</a> Plant Signal Behav. 6, (2011).</li><li>Tohge, T., Ramos, M. S., Nunes-Nesi, A., Mutwil, M., Giavalisco, P., Steinhauser, D., Schellenberg, M., Willmitzer, L., Persson, S., Martinoia, E., Fernie, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+the+storage+metabolome:+profiling+the+barley+vacuole.">Towards the storage metabolome: profiling the barley vacuole.</a> Plant Physiol. , (2011).</li><li>Yonekura-Sakakibara, K., Tohge, T., Matsuda, F., Nakabayashi, R., Takayama, H., Niida, R., Watanabe-Takahashi, A., Inoue, E., Saito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+flavonol+profiling+and+transcriptome+coexpression+analysis+leading+to+decoding+gene-metabolite+correlations+in+Arabidopsis.">Comprehensive flavonol profiling and transcriptome coexpression analysis leading to decoding gene-metabolite correlations in Arabidopsis.</a> Plant Cell. 20, 2160-2176 (2008).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

نظرا إلى أن استخدمت transcriptomics والتكنولوجيات الايض لعدة سنوات، وعملية تكامل البيانات عن الايض ساعد الشرح الجين يبدأ عادة مع تحديد ذروة الرواية يمثل مستقلب غير معروف. هذا الواقع يؤدي الى المرحلة التالية التي هي لتقييم فرق كمي في قمم المستقلب أو الجينات مرشح رواية يعتقد أنها المسؤولة عن التركيب الحيوي لها. الاستراتيجية المبينة في هذا البروتوكول، ومع ذلك، يواجه ثلاث مشاكل رئيسية ط) صعوبة الشرح الذروة، والثاني) تعقد تنبؤ مسار، ثالثا) من قرار المعلومات الجينية ونوعية البيانات التعبير الجيني. لمواجهة المشكلة الأولى، ينبغي أن يتم الشرح خارج الذروة مع شطف المشترك للمركبات معيار أو اندماجي معلومات نهج الاستفادة من MS ن التحليل، وانتزاع المرجعية، تحليل متحولة، المستقلب بحث قاعدة البيانات ودراسة الأدب (الشكل 2، 12). لقمشكلة econd، لا يمكن التنبؤ مسار يمكن الحصول عليها عن طريق الشرح ذروة الصحيح. ومع ذلك، التنميط المستقلب من خصوصية نسيج يمكن أن يكون أيضا دعما الشرح الذروة، لأنه يجب ارتباطا تراكم المستقلب مع تعبيرات جين من الجينات ذات الصلة. ولذلك يمكن تعريف مجموعة من الأنسجة المختلفة وظروف نمو يكون من المفيد لهذه المشكلة الثانية. المشكلة الثالثة تتعلق قرار من معلومات الجينات تتوقف عن التقدم المحرز في تسلسل البيانات. في حالة النبات نموذج دون الانتهاء من تسلسل الجينوم، وشارك في تحليل التعبير باستخدام جينات النباتات orthologous في نموذج آخر مفيد. ويمكن مقارنة مفصلة المحاذاة والنشوء والتطور تحليل شجرة تسلسل الأحماض الأمينية دعم لربط الكائنات نموذج للأنواع الأخرى. هذا البروتوكول هو مناسبة لجميع الأيض. هو الأكثر فعالية في تحليل الأيض المتوسطة والثانوية التي تتميز بشكل جيد لتكون خاضعة لج النسخي قويontrol 1،5،11،16. في بعض الأمثلة، وشارك في تحليل التعبير نجحت التي يتعين القيام بها في استيعاب الكبريت، وجينات أكسدة، β، تشعب سلسلة تدهور الأحماض الأمينية، وانهيار الكلوروفيل، وهدم ليسين 3، جدار الخلية والتمثيل الغذائي 10،7 ضوء يشير تتالي 14. شرح وظيفة الجينة عبر الجينوم المشترك، والايض المعلوماتية ليست فقط لجينة السكروز والمنظم المباشر للعامل النسخ ولكن أيضا لفهم عملية الفسيولوجية والاستجابة (انظر الشكل المثال 3. 14). لتطوير هذا النهج من محطات نموذجية لأنواع المحاصيل، مقارنة التمثيل الغذائي عبر الأنواع النباتية هي طريقة فعالة في بعض الأيض العام. على سبيل المثال، إذا تم الكشف عن المركب نفسه في نوع من النباتات المختلفة، وتوجد بعض الجينات orthologous في هذه الأنواع النباتية، ويمكن عبر الأنواع شارك في التعبير التحليل باستخدام الجينات orthologous توفير stronز الدعم للتنبؤ بك. لا يمكن أن يؤديها هذا النهج في Arabidopsis، الحور، medicago، بالإضافة المحاصيل الهامة مثل، الشعير القمح والأرز وفول الصويا، التي شاركت في التعبير عن تحليل أنواع النباتات (6، الكوكب: <a href="http://aranet.mpimp-golm.mpg.de/" target="_blank">http://aranet.mpimp-golm.mpg . دي /</a> ، و 9، ومؤتمر الأطراف: <a href="http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/" target="_blank">http://webs2.kazusa.or.jp/kagiana/cop0911/</a> ، وانظر على سبيل المثال، 15).

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> فهرس العدد </td></tr><tr><td> الماء المقطر ULC / MS غراد </td><td> BIOSOLVE </td><td> 23214102 </td></tr><tr><td> الأسيتونيتريل (ACN) ULC / الصف MS </td><td> BIOSOLVE </td><td> 01204102 </td></tr><tr><td> الميثانول (MeOH) ULC / الصف MS </td><td> BIOSOLVE </td><td> 13684102 </td></tr><tr><td> حمض الفورميك (HCOOH) ULC / MS الصف لاللوني السائل </td><td> BIOSOLVE </td><td> 06914131 </td></tr><tr><td> معيار مركبات </td><td> EXTRASYNTHESE </td><td></td></tr><tr><td> خطي ايون فخ (IT) ESI-MS-نظام FINNIGAN LTQ </td><td> الحرارية Finnigan </td><td></td></tr><tr><td> HPLC نظام مساح </td><td> الحرارية Finnigan </td><td></td></tr><tr><td> التحليلية لونا العمود C18 (2)، قطر 2.0 مم، 150 مم طول، 100 ألف مساموحجم جسيمات كروية من 3 مم </td><td> Phenomenex </td><td> 00F-4251-B0 </td></tr><tr><td> Xcalibur البرمجيات </td><td> Finnigan الحرارية </td><td></td></tr></tbody></table>

annotation of plant gene function via combined genomics, metabolomics and informatics

بالنظر إلى العدد المتزايد من أي وقت مضى من الأنواع النباتية نموذج لتسلسل الجينوم الكامل الذي تتوفر ووفرة الموارد الحيوية مثل المسوخ خروج المغلوب، الانضمامات البرية والسكان التربية المتقدمة، هناك عبء المتزايد على الشرح الجينات الوظيفية. في هذا البروتوكول، وشرح وظيفة الجينات النباتية باستخدام مجتمعة تحليل الجينات المشاركة في التعبير، وتقدم الايض والمعلوماتية (الشكل 1). ويستند هذا النهج على نظرية باستخدام الجينات المستهدفة من وظيفة معروفة للسماح بتحديد غير مشروحة الجينات التي يحتمل أن تشارك في عملية التمثيل الغذائي معينة، مع تحديد الهدف من المركبات عن طريق الايض. ووضع الاستراتيجيات إلى الأمام لتطبيق هذه المعلومات على السكان الناتجة عن كلا النهجين علم الوراثة الى الامام وعكس على الرغم من أن أيا من هذه هي مجهود. ويمكن بواسطة هذا النهج أيضا نتيجة طبيعية يمكن استخدامها كمدخل لوصف القمم غير معروف حد ذاته يمثل جديدة أو محددةcondary الأيضات في الأنسجة محدودة، والأنواع النباتية أو معالجة التوتر، والذي هو حاليا محاكمة هامة لفهم عملية التمثيل الغذائي النباتي.

Watch this Scientific Journal Video about Annotation of Plant Gene Function via Combined Genomics, Metabolomics and Informatics at JoVE.com

Annotation of Plant Gene Function via Combined Genomics, Metabolomics and Informatics

مزيج من الجينوم، وشارك في تحليل التعبير الجيني، وتحديد الهدف من المركبات عن طريق عملية التمثيل الغذائي إعطاء الشرح الجينات الوظيفية.

شرح وظيفة الجينات النباتية عن طريق الجينوم المشترك، الايض والمعلوماتية

Given the ever expanding number of model plant species for which complete genome sequences are available and the abundance of bio-resources such as ...

Research

JoVE Journal

Biology

Virus-induced Gene Silencing (VIGS) in Nicotiana benthamiana and Tomato

Virus-induced Gene Silencing VIGS in Nicotiana benthamiana and Tomato

فيروس من صنع جين إسكات (VIGS) في نيكوتيانا benthamiana والطماطم

RNA interference (RNAi) is a highly specific gene-silencing phenomenon triggered by dsRNA1. This silencing mechanism uses two major classes of RNA ...

Fluorescence Activated Cell Sorting of Plant Protoplasts

مضان الفرز الخلية النباتية المنشط من Protoplasts

High-resolution, cell type-specific analysis of gene expression greatly enhances understanding of developmental regulation and responses to environmental ...

A &#946;-glucuronidase (GUS) Based Cell Death Assay

A ÃƒÅ½Ã‚Â²-glucuronidase GUS Based Cell Death Assay

A β غلوكورونيداز (GUS) موت الخلية استنادا الفحص

We have developed a novel transient plant expression system that simultaneously expresses the reporter gene, &beta;-glucuronidase (GUS), with putative ...

Agrobacterium-Mediated Virus-Induced Gene Silencing Assay In Cotton

الأجرعية بوساطة الفيروسات إسكات الجينات المستحثة الفحص في القطن

Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important crops worldwide. Considerable efforts have been made on molecular breeding of new varieties.  The ...

Combined Immunofluorescence and DNA FISH on 3D-preserved Interphase Nuclei to Study Changes in 3D Nuclear Organization

الجمع بين المناعي وFISH DNA على الحفاظ على النواة 3D-الطور البيني لدراسة التغيرات في منظمة النووية 3D

Fluorescent in situ hybridization using DNA probes  on 3-dimensionally preserved nuclei followed by 3D confocal microscopy (3D DNA  FISH) represents the ...

Visualizing Stromule Frequency with Fluorescence Microscopy

تصور التردد Stromule مع مضان المجهر

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but ...

Split Green Fluorescent Protein System to Visualize Effectors Delivered from Bacteria During Infection

تقسيم نظام البروتينات الفلورية الخضراء لتصور المستجيبة التي سلمت من البكتيريا أثناء الإصابة

Bacteria, one of the most important causative agents of various plant diseases, secrete a set of effector proteins into the host plant cell to subvert the ...

High-Throughput Live Imaging of Microcolonies to Measure Heterogeneity in Growth and Gene Expression

تصوير حي عالي الإنتاجية للمستعمرات الدقيقة لقياس التغايرية في النمو والتعبير الجيني

Precise measurements of between- and within-strain heterogeneity in microbial growth rates are essential for understanding genetic and environmental ...

mirMachine: A One-Stop Shop for Plant miRNA Annotation

mirMachine: متجر شامل لشرح miRNA للنبات

Of different types of noncoding RNAs, microRNAs (miRNAs) have arguably been in the spotlight over the last decade. As post-transcriptional regulators of ...

Determination of Tripartite Interaction between Two Monomers of a MADS-box Transcription Factor and a Calcium Sensor Protein by BiFC-FRET-FLIM Assay

تحديد التفاعل الثلاثي بين اثنين من مونومرات من عامل النسخ MADS مربع وبروتين استشعار الكالسيوم من قبل BiFC-FRET-FLIM المقايسة

Protein-protein interactions are an integral part of all biological processes in the cells as they play a crucial role in regulating, maintaining, and ...