基因组学的分支
根据基因组学的定义，基因组学分为三方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics），以及以前二者为基础的比较基因组学（comparative genomics）。
1.结构基因组学
结构基因组学代表基因组分析的早期阶段，是基因组学的一个重要组成部分和研究领域，它是通过基因组作图、核苷酸序列分析，基因组结构研究、确定基因组成、基因定位的科学，其目标是全基因组测序。结构基因组学主要是建立生物体高分辨率遗传、物理、转录和序列图谱，因此其主要研究内容包含基因组测序和基因组作图两个方面。
遗传图谱（genetic map），又称连锁图谱（linkage map），是某一物种的染色体图谱，显示的为所知的基因和/或遗传标记在染色体上线性排列的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。遗传图谱是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定它们的相对距离，即以具有遗传多态性的遗传标记作为“位标”，以遗传学距离作为“图距”，一般用厘摩（cM，即每次减数分裂重组频率为1%）来表示。
绘制遗传图谱需要应用多态性标志。目前，使用的多态性标志有限制性酶切片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）、随机引物扩增多态性DNA（random amplified polymorphic DNA，AFLP）、短串联重复序列（short tandem repeat，STR）和单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）。
物理图谱（physical map），指有关构成基因组的全部基因的排列和间距信息，它是通过测定遗传标记的排列顺序与位置绘制而成，即以一段已知核苷酸的DNA 片段为“位标”，以DNA 实际长度为“图距”的基因图谱，目的是把相关的遗传信息及其在染色体上的相对位置线性且系统地排列出来。物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间的连接顺序，以及遗传标志之间物理距离碱基对（bp）或千碱基（kb）或兆碱基（Mb）的图谱。
转录图谱（transcription map），又称cDNA 图或表达序列图（expression map），是利用表达序列标签（expressed sequence tags，EST）作为标记所构建的分子遗传图谱。通过从cDNA 文库中随机挑取的克隆进行测序所获得的部分cDNA 的5′或3′端序列，称为表达序列标签，一般长300～500 bp。一般来说，mRNA 的3′端非翻译区（3′-UTR）是代表每个基因比较特异的序列，将对应于3′-UTR 的EST 序列进行放射杂交（RH）定位，即可构成由基因组成的STS 图。EST 不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记，而且来自不同器官和组织的EST 也为基因功能的研究提供了极具价值的信息。此外，EST 还能为基因的鉴定提供候选基因（candidate gene）。EST 由于是随机测序获得的，所以有些低丰度表达的基因和特殊条件下诱导表达的基因有时难以捕获，为弥补不足，必须开展基因组测序，通过分析基因组序列从而获得基因组结构的完整信息。
序列图谱（sequence map），人类基因组计划的最终目标之一，即人类基因组核苷酸序列图，是人类基因组在分子水平上最详尽的物理图。序列图谱的绘制是在遗传图谱和物理图谱的基础上，通过大规模测序而获得的。
2.功能基因组学
功能基因组学，一般又被称为后基因组学，它是在结构基因组学提供的信息和产物基础上，运用高通量的实验分析方法并结合统计和计算机分析在基因组或系统水平上全面地分析基因表达、调控与功能，使生物学研究从以单一基因或蛋白质的研究转向以多基因或多个蛋白同时系统的研究。功能基因组学是后基因时代研究的核心内容，它代表基因组分析的最新阶段。
功能基因组学研究主要包括以下几个方面：
（1）全长cDNA克隆与测序；(https://www.daowen.com)
（2）基因功能研究，包括生化功能、细胞功能和发育功能等；
（3）突变体库的构建；
（4）基因组的表达及时空调控；
（5）高通量的遗传转化系统；
（6）蛋白质组与蛋白质组学。
随着功能基因组学研究内容的不断扩大，针对相应研究内容的技术也应运而生。这些技术包括基因表达的系统分析，微阵列分析，反义RNA 和RNAi，基因敲除和基因陷阱，蛋白质组的分析，生物信息学分析及功能基因组系统学等。由于每种技术都有其局限性，单独运用一种技术将无法真正获知所感兴趣基因的功能，必须综合利用这些技术，才会使基因功能研究获得更好的阐明。
随着模式植物拟南芥、水稻和其他植物基因组测序的完成，在公共数据库内积累了大量的基因序列信息，获得了很多与植物重要生物学过程相关联的功能基因，以此为基础，运用功能基因组学研究技术进行研究，将为植物功能基因组学研究提供必要的支撑。功能基因组学研究不仅使我们了解了基因的功能，还将有助于我们利用这些研究成果定性地对生物进行改造，使其更好地服务于社会。
3.比较基因组学
比较基因组学是基于基因组图谱及测序，对已知的基因组和基因的结构进行比较，以便了解基因、基因家族的功能、表达机理及物种进化的学科。比较基因组学的研究方法有两大支柱：比较作图和比较生物信息学。其基本方法为先用相同的一套cDNA 探针对不同物种进行作图，再用生物信息学的方法进行分析。通过对不同亲缘关系物种的基因组序列进行比较，能够鉴定出编码序列、非编码调控序列及给定物种独有的序列。而基因组范围之内的序列比对，可以了解不同物种在核苷酸组成、同线性关系和基因顺序方面的异同，进而得到基因分析预测与定位、生物系统发生进化关系等方面的信息。
人类基因组计划中，通过对人类与其他生物在全基因组水平基因分布的异同和相互关系的比较，深入探讨自然史中生物的演化过程和亲缘关系、演化过程中基因的功能转变、生物多样性产生机制，以及人类基因来源和生理功能等系列遗传问题。人类基因组计划开展的同时，模式生物基因组计划也获得开展，其目标就是利用比较基因组学方法对模式生物基因组和人类基因组之间编码顺序和结构的同源性进行比较，以便通过单一或者简单的模式生物来阐明高等生物的基因组在结构、功能及物种进化的内在关系，克隆某些致病基因，揭示基因功能和致病分子机制，阐明物种进化关系及基因组内在的结构。人类的首批“模式生物”为大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠。利用比较基因组学，通过模式生物基因组研究，揭示了部分人类疾病基因的功能，并根据同源性克隆获得致病基因。另外，通过比较作图分析复杂形状，加深了对基因结构的认识。利用人类在进化上与模式生物的亲缘关系，比较其基因组间的相似和差异，是比较基因组学研究的主要内容之一。
对小麦、玉米、水稻、高粱、大麦、黑麦、粟、燕麦、甘蔗等禾本科主要作物间进行大量的比较发现，这些作物的基因组存在高度的保守型，且染色体共线性片段和基因的同源性也广泛存在。这些研究成果将进一步发展和丰富人类对自然和环境的认识，使人们对遗传研究和作物改良的思路及策略产生变化。比较基因组学把不同学科、不同的生物种类联系在一起，将基础研究和应用研究联系起来。跨界、属、种的基因组比较对我们了解基因及基因组的结构、基因功能与机构关系及DNA变化导致生物多样性等具有重要意义。