生物信息学

生物信息学是采用计算机技术和信息论方法研究生命科学中各种生物信息的表达;采集,储存,传递,检索,分析和解读的科学,是现代生命科学与信息科学,计算机科学,数学,统计学,物理学,化学等学科相互渗透和高度交叉形成的学科,本文简要介绍了现代生物信息学的主要研究领域。     

生物数据库建立与应用的研究

生物信息学是一门在生命科学的研究中计算机科学与生物学及应用数学等多学科相互交叉而形成的综合性学科。主要介绍了生物信息学数据库的分类和生物信息学数据库的特点及其应用,同时对生物信息学数据库的未来发展作了进一步的展望。     

基因组学相关概念及其研究进展

２０世纪以来,生命科学得到了空前的发展,大量新的概念不断涌现并相应产生了许多新兴学科,本文试图对当今研究的热点领域－基因组学,包括结构基因组学,比较基因组学,功能基因组学和较新兴的蛋白质组学、功能蛋白质组学及其相关概念、营养基因组学、生物信息学及其相关概念和近期进展做一介绍。     

关于开设"基因组学"课程的探讨

"基因组学"是伴随人类基因组计划而形成的一门新兴学科.系统整体和动态量化是基因组学研究的重要特点."基因组学"课程的开设可以替代分子遗传学,同时还需要正确处理与现代遗传学、分子生物学和生物信息学等课程之间的关系.现阶段"基因组学"课程的内容主要包括结构基因组学、功能基因组学和进化基因组学,还可以根据生命科学不同专业的特点选择药物基因组学和表观基因组学等分支内容.     

功能基因组学研究概述

21世纪是生物时代和信息时代,基因组学的研究已从结构基因组学转向功能基因组学,功能基因组学时代对于基因功能的研究也由单一基因转向大规模、批量分析。对功能基因组学及相关学科的概念作了概述,综述了功能基因组学的研究内容与方法,主要包括应用差异显示反转录PCR、基因表达序列分析（SAGE）、微点阵、蛋白质组学和生物信息学等方法来研究基因组表达概况、基因组多样性和模式生物学等。     

中国基因组学研究进展与发展态势

20 世纪 90 年代初,以完成人类基因组全序列测定和注释为核心任务的人类基因组计划在美国的领导下兴起．自1999年中国加入人类基因组计划到现在的10年时间里,中国基因组学得到了快速的发展,建立了先进的基因组学技术平台,并出色完成了多项重大基因组科学研究项目,对我国生命科学各个领域的发展产生了重要影响．结合我国基因组学研究现状,《中国科学C辑·生命科学》(Sci China Ser C-Life Sci) 2009年第1期发表了中国基因组学专题,综述了基因组测序、分型,功能基因检测技术和生物信息学分析技术,以及肝癌、免疫和环境与工业微生物的基因组学研究等方面的研究工作．     

营养基因组学的研究进展

伴随着基因组学、生物信息学等的迅猛发展及其在生命科学领域的应用,营养基因组学应运而生,并迅速成为营养学研究的新前沿。营养基因组学主要研究营养素和植物化学物质对人体基因的转录、翻译表达以及代谢机制,其可能的应用范围包括营养素作用的分子机制、营养素的人体需要量、个体食谱的制定以及食品安全等。本文重点介绍营养基因组学的研究内容与现状,并对今后的研究趋势作了展望。     

功能基因组学及其研究方法

随着水稻基因组测序工作的完成以及人类基因组计划(HGP)的顺利进行,生命科学的研究已经进入了后基因组时代。对功能基因组学的研究方法进行了综述,主要包括:微阵列、基因表达系列分析、反义RNA和RNAi、基因敲除、基因陷阱、蛋白质组、生物信息学和功能基因组系统学等。     

结构基因组学研究与核磁共振

各种生物的基因组DNA测序计划的完成,将结构生物学带入了结构基因组学时代.结构基因组学是对所有基因组产物结构的系统性测定,它运用高通量的选择、表达、纯化以及结构测定和计算分析手段,为基因组的每个蛋白质产物提供实验测定的结构或较好的理论模型,这将加速生命科学各个领域的研究.生物信息学、基因工程、结构测定技术等的发展为结构基因组学研究提供了保证.近年来核磁共振在技术方法上的进展,使其成为结构基因组学高通量结构分析中的一个关键方法.     

生物信息学在昆虫学研究中的应用

随着深度测序和基因芯片技术的不断发展,基因组、转录组、表达谱数据大量积累。目前,至少有10多个昆虫的基因组已被测序,30多个昆虫的转录组数据被报道。显然,传统的生物统计学方法无法处理如此海量的生物数据。量变引发质变,生物数据的大量积累催生了一门新兴学科,生物信息学。生物信息学融合了统计学、信息科学和生物学等各学科的理论和研究内容,在医学、基础生物学、农业科学以及昆虫学等方面获得了广泛的应用。生物信息学的目标是存储数据、管理数据和数据挖掘。因此,建立维护生物学数据库、设计开发基于模式识别、机器学习、数据挖掘等方法的生物软件,以及运用上述工具进行深度的数据挖掘,是生物信息学的重要研究内容。本文首先简要介绍了生物信息学的历史、研究现状及其在昆虫学科中的应用,然后综述了昆虫基因组学和转录组学的研究进展,最后对生物信息学在昆虫学研究中的应用前景进行了展望。     

从结构基因组学到功能基因组学

基因组学研究随着模式生物基因组全序列测定的完成由结构基因组学阶段发展到功能基因组学阶段,基因组学成为当今最为活跃、最有影响的前沿学科.以结构基因组学的研究成果为基础,功能基因组学中各学科因其原理不同及其关键技术的特点和优势,具有各自的应用范畴和发展趋势.功能基因组学不断渗透入现代科学的各领域,促成了适用于不同研究目的新兴学科的诞生.     

植物抗性基因研究新趋势

多种生物基因组的大规模测序结果表明,抗性基因在基因组上成簇存在,从结构基因组、比较基因组、功能基因组与生物信息学等方面论述了植物抗性基因研究的新趋势。     

小麦的比较基因组学和功能基因组学

小麦是异源多倍体植物,具有大的染色体组,并且基因组中重复序列所占比例较高,这些特征限制了小麦基因组研究的进展。比较基因组学方法为运用模式植物进行小麦基因组学研究提供了一个操作平台。功能基因组学的研究集中于基因组中转录表达的部分,基因功能的确定是功能基因组学研究的主要内容。对比较基因组学在小麦基因组研究中的应用和小麦功能基因组学的研究内容和方法进行了综述。     

林木基因组学研究进展

林木基因组学研究进展迅速。结构基因组学方面,已构建了近40个主要造林树种的遗传连锁图谱,在不同树种中定位了30余个重要的数量性状位点,在部分树种中开展了基因组比较和综合图谱构建研究,杨树的全基因组测序已经完成,桉树的全基因组测序正在进行。功能基因组学方面,已分析了主要造林树种多种组织的转录组EST序列,对林木次生生长与木材形成、开花和抗寒性的形成等过程开展了功能基因组学研究。另外,探讨了林木基因组学研究的发展趋势,以期为我国林木基因组学研究提供有益的参考。     

Selective Whole Genome Amplification for Resequencing Target Microbial Species from Complex Natural Samples

Population genomic analyses have demonstrated power to address major questions in evolutionary and molecular microbiology. Collecting populations of genomes is hindered in many microbial species by the absence of a cost effective and practical method to collect ample quantities of sufficiently pure genomic DNA for next-generation sequencing. Here we present a simple method to amplify genomes of a target microbial species present in a complex, natural sample. The selective whole genome amplification (SWGA) technique amplifies target genomes using nucleotide sequence motifs that are common in the target microbe genome, but rare in the background genomes, to prime the highly processive phi29 polymerase. SWGA thus selectively amplifies the target genome from samples in which it originally represented a minor fraction of the total DNA. The post-SWGA samples are enriched in target genomic DNA, which are ideal for population resequencing. We demonstrate the efficacy of SWGA using both laboratory-prepared mixtures of cultured microbes as well as a natural host–microbe association. Targeted amplification of Borrelia burgdorferi mixed with Escherichia coli at genome ratios of 1:2000 resulted in >10⁵-fold amplification of the target genomes with <6.7-fold amplification of the background. SWGA-treated genomic extracts from Wolbachia pipientis-infected Drosophila melanogaster resulted in up to 70% of high-throughput resequencing reads mapping to the W. pipientis genome. By contrast, 2–9% of sequencing reads were derived from W. pipientis without prior amplification. The SWGA technique results in high sequencing coverage at a fraction of the sequencing effort, thus allowing population genomic studies at affordable costs.     

燕麦基因组学研究进展

燕麦具有较高的营养价值和保健功能,是一种可用于均衡营养、科学饮食的健康食品,正逐渐受到人们的青睐和认可。基因组学研究有助于燕麦重要农艺性状的定位和克隆,对开发利用燕麦优质种质资源具有重要意义。本文从以下几个方面对燕麦基因组学研究进展进行综述:(1)燕麦属基因组类型、大小及染色体倍性研究;(2)基于多种分子标记手段构建燕麦基因组遗传图谱进展;(3)二倍体、六倍体燕麦基因组测序进展;(4)基于数量性状基因座定位和全基因组关联性分析手段对燕麦基因组功能基因的注释研究;(5)燕麦群体基因组/泛基因组学研究。同时对燕麦基因组学研究方向进行了探讨,以期为今后燕麦遗传育种提供参考信息。     

副溶血性弧菌全基因组DNA芯片的研制和质量评价

【目的】研制副溶血性弧菌全基因组芯片,建立芯片杂交方法,并对芯片质量进行评价。【方法】利用副溶血性弧菌全基因组序列,挑选出4770条基因,PCR扩增各基因并将PCR产物纯化,点样制备芯片;设计了两个质控杂交组合,采用双色荧光杂交策略,对芯片质量进行评价;PCR方法验证部分芯片结果。【结果】芯片杂交与理论预期结果以及PCR验证结果完全一致。【结论】成功的研制了一批质量良好的副溶血性弧菌全基因组DNA芯片,并建立了基于DNA芯片的副溶血性弧菌比较基因组学技术平台,建立了一套系统的芯片数据分析的标准方法。     

Proteome-Scale Analysis of Biochemical Activity

ABSTRACT

During the last 10 years, there has been a large increase in the number of genome sequences available for study, altering the way that the biology of organisms is studied. In particular, scientific attention has increasingly focused on the proteome, and specifically on the role of all the proteins encoded by the genome. We focus here on several aspects of this problem. We describe several technologies in widespread use to clone genes on a genome-wide scale, and to express and purify the proteins encoded by these genes. We also describe a number of methods that have been developed to analyze various biochemical properties of the proteins, with attention to the methodology and the limitations of the approaches, followed by a look at possible developments in the next decade.