生物信息学技术在植物研究中的应用研究
生物信息学在几丁质酶研究中的应用
生物信息学在几丁质酶研究中的应用作者：万娟宋小康倪红来源：《南方农业·上旬》2017年第01期摘要几丁质酶在防治病原真菌，抵御农业害虫，参与共生固氮及植物的生长调控等方面都有重要作用。
几丁质酶种类较多，在大小、三维结构、理化性质和酶学性质等方面差异较大，因而，采用生物信息学方法快速有效地分析几丁质酶是十分有必要的。
对将生物信息学应用到新型几丁质酶基因的发现、几丁质酶的结构分析、几丁质酶的后基因组分析以及在几丁质酶分析中出现的问题等几方面进行了综述。
关键词生物信息学；几丁质酶；应用中图分类号：Q811.4 文献标志码：A DOI：10.19415/ki.1673-890x.2017.1.024知网出版网址：http：///kcms/detail/50.1186.s.20170123.1758.012.html 网络出版时间：2017-1-23 17：55：00几丁质酶是将几丁质及其他至少含有1个乙酰氨基葡萄糖残基底物水解为低分子量的β-1，4-N-乙酰-D-葡聚糖的一类酶，主要作用为：（1）抑制植物病原真菌生长、抵御农业害虫对作物的伤害，提高植物抗性等。
（2）作为生产几丁寡糖重要的生物酶来源。
针对几丁寡糖在作为植物调节剂，促进植物生长和刺激植物几丁质酶活性迅速提高，增强植物的抗病能力等方面的应用研究广泛[1-2]。
生物信息学是以计算机和互联网为工具，对采集的生物信息进行存储、检索、分析和加工的新科学。
它以核苷酸或氨基酸序列为基础，分析序列中含有的生物信息。
本文对生物信息学在几丁质酶中的应用研究做一综述。
1 新型几丁质酶基因的发现生物信息学是几丁质酶基因组研究的基础，在新型的几丁质酶基因的发现中至关重要。
王艳君，杨谦等人[3]以角毛壳菌（Chaetomium cupreum）菌丝体时期的cDNA文库中几丁质酶基因的EST序列（expressed sequence tag）为模板，采用inverse-PCR克隆出该基因cDNA 序列，命名为chi58；接着进行生物学分析，用多种分析手段预测蛋白结构、功能和各种理化性质。
生物信息学的发展历程和应用情况
生物信息学的发展历程和应用情况随着计算机技术、生物学研究方法及数据采集方法的进步，生物信息学逐渐崭露头角。
生物信息学是一门交叉学科，它将计算机科学、统计学、生物学和化学等多个领域的知识整合起来，应用于生物数据的分析和理解，旨在帮助生物学家探索生命的奥秘。
本文将介绍生物信息学的发展历程和应用情况。
一、生物信息学的历史生物信息学最早起源于20世纪60年代。
当时，基因组学和蛋白质组学开始引起生物学家的关注。
由于基因组和蛋白质组数据太过庞大，传统的生物学研究方法远远不够高效。
生物学家开始尝试使用计算机分析这些数据，深入研究生命体系结构和功能。
在20世纪70年代，出现了一种新型的人工智能技术——“专家系统”，它能够与人类专家类似地推理和解决问题。
生物学家开始使用这种系统分析生物数据，并取得了一系列重要的成果。
此外，20世纪80年代，高通量技术的出现使得生物学数据的处理速度和质量得到了极大提升。
这也推动了生物信息学的发展。
二、生物信息学的应用1. 基因组学生物信息学在基因组学中的应用非常广泛。
通过基因组测序技术获取基因组序列数据，通过生物信息学技术对基因组序列进行分析和挖掘，可以识别出基因、启动子、转录因子结合位点等基因组特征。
通过比较不同物种的基因组序列可以发现物种之间的亲缘关系，并推断是否存在某些共同的祖先。
2. 蛋白质组学生物信息学在蛋白质质谱分析中也有应用。
通过蛋白质质谱数据分析算法，可以扫描蛋白质中所有已知的肽段序列，并计算它们与质谱数据的相似度，从而推断蛋白质的氨基酸序列。
这种方法可以帮助研究蛋白质在细胞内的位置、互作关系、表达水平等方面。
3. 药物研发生物信息学在药物研发中也有广泛应用。
药物的研发需要寻找合适的分子靶点，确定药物和靶标的相互作用方式。
生物信息学技术可以通过分子对接、蛋白质结构与功能分析等方法来预测分子靶点和药物作用方式。
4. 生物多样性研究生物信息学技术也可以帮助研究生物多样性。
植物生物技术在农业生产中的应用案例
植物生物技术在农业生产中的应用案例植物生物技术是指利用现代生物学、遗传学、分子生物学等相关技术手段，对植物进行基因的工程改造和调控，以达到改良植物种质、提高农作物产量和抗性、改善农业生产环境等目的。
随着科学技术的进步，植物生物技术在农业生产中发挥着越来越重要的作用。
本文将介绍几个植物生物技术在农业生产中的应用案例。
一、转基因作物的应用转基因作物是指通过植物基因工程技术，将外源基因导入农作物中，使其具备特定的性状或功能。
转基因作物的应用案例非常广泛，其中最具代表性的是转基因抗虫作物和转基因抗草作物。
1. 转基因抗虫作物转基因抗虫作物是指通过导入特定的抗虫基因，使农作物对虫害的抵抗能力得到加强。
例如，转Bt基因的棉花能够产生一种叫做Bt毒素的蛋白质，可以有效地抑制棉铃虫的生长和繁殖，减少农药的使用量，降低对环境的污染，提高农作物的产量和质量。
2. 转基因抗草作物转基因抗草作物是指通过导入特定的抗草基因，使农作物对杂草的竞争能力得到增强。
例如，转基因抗草稻具有对除草剂耐受的特点，可以在除草剂处理下存活和生长，减少了对田间除草工作的依赖，提高了农田的管理效益。
二、植物组织培养的应用植物组织培养是一种将植物的组织、器官或细胞培养在人工培养基上，通过调节培养条件，使其生长和发育的技术。
植物组织培养广泛应用于植物的繁殖、育种和种质保护等方面。
1. 离体培养繁殖离体培养繁殖是指将植物的茎段、叶片等组织切割下来，通过培养基中添加适当的激素和营养物质，使其在无土环境下生根、分化、生长为完整的植株。
这种繁殖方式可以快速大量繁殖优质无性状的植株，提高繁殖效率和繁殖材料的遗传稳定性。
2. 植物遗传转化植物遗传转化是指向植物细胞导入外源DNA片段，通过细胞再生和选择筛选培养出转基因植株。
利用植物组织培养技术，可以实现对植物的基因工程改造。
例如，通过介导基因组整合位点，将抗病、抗虫基因导入植物细胞中，获得具有特定功能的转基因植株。
植物分子生物学研究中的基因启动子分析
植物分子生物学研究中的基因启动子分析随着基因组学技术的不断发展和应用，越来越多的生物信息学分析工具被应用于生物学研究领域。
在植物分子生物学研究中，基因启动子的分析是一个非常重要的研究内容。
基因启动子是指位于基因转录起始区域的DNA序列，是控制基因表达的关键因素之一。
通过对植物基因启动子的分析，可以深入了解植物基因调控机制的运作方式，从而更好地理解植物发育、适应和响应环境等生理过程。
本文将从基因启动子的含义、种类及其在植物研究中的作用三个方面，深入探讨基因启动子分析的重要性。
一、基因启动子的含义和种类基因启动子通常定位在基因转录起始区域的5'端，长度约为100-2000bp。
它被认为是基因调控的主要起点，控制着基因的转录和表达。
在植物基因组中，启动子类型主要包括：（1）核心启动子：位于编码区域的5'端，仅包括转录起始位点（TSS）及其周围几个碱基，长度通常小于50bp。
（2）组织特异性启动子：指仅在特定细胞或组织中启动转录的启动子，其控制基因的表达仅限于某些细胞或细胞群。
（3）响应性启动子：指在特定的内外环境因素刺激下，通过识别响应元件进行调控的启动子，包括各种环境因素的响应元件，如光响应元件、温度响应元件、激素响应元件等。
（4）增强子和沉默子：指在不同细胞类型间及不同环境因素下对启动子的转录调控进行分别增强或沉默的序列。
二、基因启动子在植物研究中的作用1.基因启动子在基因工程中的应用首先，在植物基因工程中，研究者经常需要通过改变启动子的序列来调整基因表达，从而改变植物表现型。
例如，在转基因作物的育种中，利用卫星病毒启动子来改变抗病性基因的表达，使作物获得更好的病毒抗性。
此外，一些促生长和耐旱基因的启动子也被广泛应用在转基因植物的生产和品种改良上。
2.基因启动子在基因调控机制研究中的应用基因启动子的功能不止于此，它在植物基因调控机制的研究中也具有很大的应用前景。
对基因启动子的分析可以揭示基因调控网络中的重要组成部分及其相互作用。
植物分子育种技术及应用
植物分子育种技术及应用随着人口的不断增长，越来越多的粮食和其他农作物需求不断增长。
而传统的育种方法需要大量的时间和成本，不能满足现代社会的需求。
为此，科学家们研究出了一种名为植物分子育种技术的新方法。
本文将介绍这种新技术，并探讨它的应用前景。
1. 植物分子育种技术是什么植物分子育种技术是一种基于分子生物学和生物信息学的新兴技术。
它是通过分析植物基因组中与某些质量特征相关的DNA标记，来帮助育种者判断某个植株的质量特征。
这种技术不仅节省了传统育种方法中的时间和成本，而且能够更准确地预测育种结果。
2. 植物分子育种技术的应用由于植物分子育种技术具有高效、高准确性和高可操作性的优点，因此已经在许多农作物的育种中得到了广泛应用。
以下是这种技术应用的几个方面：（1）提高产量和品质植物分子育种技术可以通过种子培育、环境控制和育种研究等方法来提高作物的产量和品质。
例如，通过检测大豆DNA中的一些特定标记，科学家可以挑选出潜在的耐旱、高产和高蛋白质品种。
（2）提高抗病性植物分子育种技术还可以帮助育种者研究抗病性。
通过分析具有特定DNA标记的植物，科学家可以预测一些抗性基因在种群中的频率。
这一因素对于研发抗病新品种尤为重要。
（3）开发适应性更高的品种由于气候变化和其他环境变化的影响，许多种植物无法适应当地的气候和土地条件。
植物分子育种技术可以帮助开发适应性更高的品种。
通过分析多个DNA标记，科学家可以确定那些携带适应性基因的植物，进而培育出更适合当地环境的新品种。
3. 植物分子育种技术的实现和发展植物分子育种技术是一项复杂的研究领域，需要多学科领域的知识支持。
同时，这种技术也需要新的技术和新方法的不断开发。
（1）基因测序技术的进步随着基因测序技术的不断发展，植物分子育种技术也得到了更多的支持。
人们可以在更短的时间内完成基因测序，同时也可以分析更多的DNA标记，从而提高了植物分子育种技术的准确性和效率。
（2）人工智能和大数据的应用人工智能和大数据对于植物分子育种技术的应用尤为重要。
园艺植物生物技术与生物信息学
应用于实践的目的。
一、生物信息 学的研究任务
与内容
科学基础：
一．发达的、复杂的、 可相互交流的数据库 系统； 2. 强有力的创新算 法和软件； 3. 自动化的大规模 高通量的生物学 研究方法和平台 技术
本质：
利用计算机科学和网络 技术来解决生物学问题
研究内容：
生物信息的收集、存储和管理
二、生物信息 学常用数据库
基本数据库：包括原始数据，如，DNA序列、 蛋白质序列和蛋白质结构等
二级数据库：对基本数据库进行分析、提炼加 工后形成，以便于用户直接使用
（一）DNA 数据库
最重要、最初级的数据库 主要有3大数据库：
三大数据库每天交换数据
单击添加大标 题
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观 点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表 述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望 改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露 滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用 于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然 重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容 确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框 架相对清晰。为了能让您有更直观的字数感受，并进一步方便使用，我们设置了文本的最大限度， 当您输入的文字到这里时，已濒临页面容纳内容的上限，若还有更多内容，请酌情缩小字号，但 我们不建议您的文本字号小于14磅，请您务必注意。
浅谈生物信息学的应用及未来发展趋势
浅谈生物信息学的应用及未来发展趋势摘要：生物信息学作为一门新兴的交叉学科，有其独特的优势及发展空间，在今后的一段时间会更好地利用及发展。
本文从生物信息学的产生，生物信息学的发展阶段以及各阶段的主要内容，生物信息学在微生物、农业、食品安全、医药等方面的应用，与生物信息学相关的学科等方面进行了论述。
关键词：生物信息学应用研究进展一、生物信息学简介生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴交叉学科，是为理解各种数据的生物学意义，运用数学与计算机科学手段进行生物信息的收集、加工、存储、传播、分析与解析的科学。
二、生物信息学的产生美国在最初提出人类基因组计划时就成立了一个由42位专家组成的生物信息研究小组。
人类基因组计划的实施、生物学的快速发展以及数学、物理、计算机科学、信息科学的渗入，使生物信息学逐渐发展成为一门独立的学科并将其推上了生物科学发展的最前沿。
三、生物信息学的发展阶段及各阶段的主要研究内容生物信息学自产生以来大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段。
目前生物学主要研究以下几个方面的内容：1.核酸序列分析。
具体包括以下内容：核酸序列的基本分析、基因结构与DNA序列分析、表达序列标签分析、电子克隆cDNA全长序列。
2.蛋白质序列分析。
蛋白质序列的基本性质分析是蛋白质序列分析的基本方面，一般包括蛋白质的氨基酸组成、分子质量、等电点（pI）、亲水性和疏水性、信号肽、跨膜区及结构功能域的分析等。
其中主要有两个策略进行：同源序列分析和功能区相关的保守序列特点分析。
3.序列对比。
利用数据库搜索找出未知核酸或蛋白的同源序列，是序列分析的基础。
如利用BLASTn和BLASTx两种软件分别进行核苷酸和氨基酸序列同源性比较。
4.分子系统发生分析。
系统发生（或种系发生、系统生育，phylogeny）是指生物形成或进化的历史。
系统发生学（phylogeneties）研究特种之间的进化关系，其基本思想是比较物种的特征，并认为特征相似的特种在遗传学上接近。
基因芯片技术及其在植物基因功能研究中的应用
基因芯片技术及其在植物基因功能研究中的应用摘要：基因芯片技术即dna微列阵技术，作为一种高通量快速分析技术，已广泛地应用于植物基因组研究。
本文简要综述了基因芯片的制备及分类、实验设计和数据分析，以及基因芯片在植物胁迫应答基因功能研究中的应用。
关键词：基因工程；基因芯片；植物胁迫应答中图分类号：q789文献标识码：a基因芯片是伴随人类基因组计划而发展起来的一种高新生物技术，具有快速、高效、大规模、高容量、高度并行性等特点，已成为目前国际上生命科学研究的热点之一。
随着植物基因序列数据库迅速增长，基因芯片已成为植物基因组学的主要手段之一。
近几年，采用基因芯片技术进行转基因植物表达谱分析的研究越来越广泛，通过对差异基因生物信息学分析，筛选与植物胁迫应答相关基因，从而深入研究其在植物胁迫应答过程中调控机理。
1基因芯片的概念及分类基因芯片是利用核酸杂交测序（sequencing by hybridization，sbh）原理，在载体表面建立可寻址的高密度dna分子微阵列，通过与标记过的样品核酸序列互补匹配，进行测序与大规模平行检测生物未知基因分子的有关信息。
通过基因芯片技术可大规模、高通量地对成千上万条基因同时进行研究，从而大大加快了基因研究的效率。
基因芯片的种类较多，根据dna微阵列上的核酸序列长度，基因芯片可分为两类：一类是cdna 微阵列；另一类是寡聚核苷酸微阵列。
根据基因芯片所用的载体材料不同，可分为玻璃芯片、硅芯片、膜芯片、陶瓷芯片等；根据基因芯片制备方式不同，可分为原位合成芯片、直接点样芯片、电定位芯片和三维芯片等。
2基因芯片实验设计实验设计是基因芯片实验研究中重要的部分，是芯片数据可靠的前提。
由于基因芯片实验成本昂贵，在进行实验时需严格设计和认真操作。
实验设计中探针筛选、芯片选择、生物学重复次数对试验数据质量都有影响。
基因芯片中荧光实验是利用标记了红色荧光cy5和绿色荧光cy3的两个样品同时与基因芯片进行杂交，基因芯片上每一个点包括了这两种样品中相应mrna的荧光信息，通过比较两者的荧光信号强度计算相对表达量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物信息学技术在植物研究中的应用研究
随着科技的不断进步和发展，生物信息学技术在植物研究中的应用越来越广泛，正逐步推动着植物科学领域的发展和进步。
本文将从基因组学、转录组学和蛋白质组学三个方面详细阐述生物信息学技术在植物研究中的应用。
一、基因组学
基因组学是指对于某一生物的基因组的全面系统的研究。
随着基因测序技术的
发展，现今我们已经可以在相对较短的时间内得到某种植物的基因组序列，进而对这些序列进行分析。
基因组学在植物研究中的应用主要体现在两个方面：
1.基因组学在植物进化研究中的应用
在研究植物物种的起源和进化的过程中，基因组学技术发挥了重要的作用。
其
基于基因组层面进行探究，可以在更为宏观的角度上探究不同植物的进化路径和变异趋势。
例如，我们可以通过比较某种植物的基因组序列与其他十几种植物的基因组序列进行比对，来推测这些植物之间的进化关系。
另外，还可以通过对比物种基因组之间保守区域的变化，以及进行蛋白编码基因的家族分析等方法，来探究植物的进化历史。
2.利用基因组学技术进行植物疾病抗性基因研究
疾病抗性基因通常被认为是植物中最重要的一类基因之一，它们的功能是保护
植物免受各种病原体的侵袭。
先进的基因组分析技术可以被运用在确定植物中的疾病抗性基因的位置和存在情况方面。
例如，利用基因测序技术，可以在基因组水平上，快速而准确地定位疾病抗性基因，并确定其特异表达时期和表达强度等相关特征。
这些方面的数据，可以为开发新型植物品种提供有关某一种疾病抗性的有益信息。
二、转录组学
转录组学是指对于某一生物体内转录产物的全面系统研究。
与基因组学不同的是，转录组科学更注重分析在特定条件下细胞中表达的基因。
目前，转录组测序技术主要分为两种方法，一种是RNA-seq（RNA测序）技术，另一种是微阵列芯片技术。
这些技术已经在植物研究方面得到广泛应用，其应用主要体现在以下两个方面：
1.识别基因表达时期
转录组分析可以提供关于在各种不同生长条件下，特定基因的表达量信息。
这些产生的表达数据单元可以揭示某重要进程的不同时间点，例如，在响应特定逆境的方式时，植物基因的表达量显示出重大的变化，因而能够识别与给定条件下的感应过程相关联的基因。
2.解决基因注释问题
许多植物的基因组目前都还没有完全解析。
转录组学可以协助解决基因注释的问题。
例如，在使用RNA测序技术进行转录组学研究时，会产生非常大量的转录数据。
这些数据不仅可以帮助研究者确定新基因的存在，还可以帮助研究者更好地分析已知基因的注释情况。
三、蛋白质组学
蛋白质组学是指研究生物体内蛋白质的全面系统研究。
蛋白质组学技术的主要研究手段包括两种方法，一种是质谱法（MS），另一种是二维凝胶电泳法（2-DE）。
这些技术已经在植物研究方面得到广泛应用，其应用主要体现在以下两个方面：
1.在植物代谢通路下的作用研究
利用蛋白质组学技术可以非常方便地对植物中每个蛋白质成分的存在情况进行分析，同时也可以了解每个蛋白质成分的功能以及作用通路。
例如，在研究某些植
物代谢通路时，可以通过蛋白质比较技术分析特定酶基因表达变化对代谢途径产生的影响。
2.研究与蛋白质互作的分子
除了利用蛋白质谱分析技术研究植物代谢通路之外，这些技术还可以用于研究
蛋白质之间以及蛋白质和小分子的相互作用。
通过这样的研究，可以更深入地了解植物中原本未知的蛋白ε或其它生物分子之间的互作关系。
总之，生物信息学技术在植物科学研究中的应用非常广泛，无论是在基因组学、转录组学还是蛋白质组学方面都能发挥关键作用。
加上其他生物学分支的不断进步，这将使科学家们更好地研究植物生长，提高其产量和抗逆境能力，实现食物安全
及可持续的农业生产。