基因芯片的信息挖掘

基因芯片是一项急速发展的新技术，该技术大致包含芯片设计、芯片制作和数据分析三个主要环节．该文综合介绍了在基因芯片的数据分析中所采用的信息挖掘方法，特别是一些行之有效的数学模型和算法．当前，基因芯片的信息挖掘已成为生物信息学研究的热点之一，而数学技术的应用将促使基因芯片技术日趋完善．     

采用基因芯片技术筛查农作物转基因背景

采用基因芯片技术对转基因作物中常见的启动子、终止子和选择标记基因等多个外源基因进行检测，以建立一套快速、准确的转基因作物筛查鉴定技术．通过对大豆、玉米、油菜、棉花等农作物样品的检测，并由常规PCR技术进行验证，证实基因芯片的检测结果准确可靠，并提高了检测效率，因此，可用于农作物转基因背景的鉴定．     

cDNA芯片应用在急性白血病研究中的初步探索

基因芯片技术对肿瘤基因组学的研究提供了一种高效的手段．采用基因芯片技术观察了14例初发急性髓系白血病患者12800条基因的表达谱,找到了一些和白血病发生有密切关系的基因．用表达谱的聚类方法分析难治性白血病的基因表达特征,发现一些与耐药相关的基因在难治性白血病人和易治性白血病人中表达有明显不同,证明难治性白血病与耐药有一定关系。     

基于SAM和GA／SVM的肿瘤基因表达谱分类算法

基因芯片技术在肿瘤分型分类的研究中得到了广泛的应用．为了处理肿瘤基因表达谱数据,建立肿瘤分类预测模型,文中采用基因表达差异显著性分析方法,支持向量机,遗传算法相结合的多步骤降维分类方法．采用该方法处理大肠癌和白血病数据集,筛选到基因数量较少并且分类准确度较高的特征基因子集．实验结果表明,文中的方法可以快速有效地筛选肿瘤特征基因,获得更好的分类效果．     

碳酸酐酶Ⅱ基因在运动大鼠股四头肌中的表达与分析

为了揭示运动性疲劳的分子生物学机制和为筛选抗疲劳药物提供理论依据，应用基因芯片技术对碳酸酐酶Ⅱ(CAⅡ)在运动性疲劳小鼠股四头肌中的表达进行了分析，建立了大强度训练动物模型．结果表明，CAⅡ在大强度训练大鼠股四头肌中表达明显增加，运动性疲劳机制的研究和抗疲劳药物的筛选可从基因水平上进行，生物芯片技术为运动性疲劳机制的研究提供了新思路和新方法。     

基因芯片

基因芯片又称ＤＮＡ芯片 ,是计算机学与生物学交叉的产物。基因芯片技术是２１世纪生物工程的重要组成部分。它通过使用半导体工业中的微加工、微电子技术和其他相关技术 ,在固体芯片表面构建微流体分析单元和系统 ,利用生物大分子ＤＮＡ的结构及其碱基配对原则而发展起来的 ,以实现对核酸分子中基因片段准确、快速、大信息量的检测。１基因芯片的制作和检测过程ＤＮＡ分子能在不同条件下进行变性、退火和杂交是制作基因芯片的基础。１．１探针的制备探针即一种已知碱基序列较短的单链ＤＮＡ。探针获得有两种途径 :一是从生物中直接提取ＤＮ…     

分子生物学技术在环境微生物研究中的应用

介绍了在环境微生物研究中的分子生物学技术,如核酸探针技术、聚合酶链式反应技术、电泳分离技术、基因重组及基因芯片技术等以及这些相关技术在环境微生物分类、环境微生物监测和环境微生物治理污染中的应用。结果表明,分子生物学技术在研究环境微生物中发挥了重要作用。     

全内反射式基因芯片荧光检测系统的研制

荧光信号的检测是基因芯片技术环节中的一个关键．目前，商业化的检测设备价格昂贵，限制了基因芯片技术的推广和普及．本实验组在开发廉价、便携式检测设备的过程中，设计出全内反射式基因芯片荧光检测系统，该系统与传统的落射和透射式激发方式不同，采用全内反射式激发光路，同时改造了柯勒照明，实现了激发光路和荧光采集成像光路的完全分离，有效提高了荧光图像的对比度和系统的灵敏度，降低了对元器件性能的要求．该系统设计新颖、结构紧凑，将具有广阔的市场前景．     

低功率毫米波辐射对HL60白血病细胞基因表达谱的影响

应用基因芯片技术考察了经频率为41.32GHz的毫米波辐射的HL60白血病细胞和未经毫米波辐射的HL60白血病细胞组的基因表达差异,并用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法验证了IL-7、EGF和LGALS3基因变化.结果表明,毫米波辐射60 min后.HL60细胞增殖,基因芯片检出基因表达上调18个和下调306个,在下调的基因中,RT-PCR检出IL-7、EGF和LGALS3基因下调的情况与基因芯片结果一致.这说明低功率毫米波可导致HL60细胞的基因表达谱发生变化,这些变化的基因与HL60细胞的增殖功能相关.     

基于动态时间规划的基因芯片数据识别

研究了动态时间规划(DP)在基因芯片数据识别中的应用,提出了基因芯片数据的全局最大自相似度的定义以及基于最大自相似度和高维局部片段校对的基因芯片数据自动识别方法。讨论了基于最大相似度建立模板的方法与基于最大相似度的基因沿校对路径平均的建立模板方法对基因识别和分类的影响。对肿瘤基因的识别实验结果表明：基于最大相似度的DP算法(DP-MS)能够达到100%的识别率,本方法可以应用于基因芯片数据的识别、分类和基因疾病推断。     

基于扩增子测序的瘤胃内含物中木聚糖酶基因多样性研究

采用高通量扩增子测序技术,对山羊瘤胃微生物宏基因组第10家族(GH10)和第11家族(GH11)木聚糖酶基因多样性进行分析.经序列拼接、过滤和可操作分类单元聚类(<95%),获得348个GH10木聚糖酶基因. GH10木聚糖酶基因片段与GenBank数据库中已知蛋白序列的一致性为46%～97%,其中一半以上的序列与已知木聚糖酶的一致性低于80%.序列注释结果表明,GH10木聚糖酶基因分布于5个门,其中拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势门.经序列处理分析,获得143个GH11木聚糖酶基因,与GenBank中已知蛋白序列的一致性为51%～100%. GH11木聚糖酶基因分布于6个门,其中子囊菌门(Ascomycota)和放线菌门(Actinobacteria)为优势门.基于片段序列和染色体步移技术,获得两个新的全长木聚糖酶基因,由其编码的蛋白具有特殊的结构域组成.本研究表明,山羊瘤胃环境中GH10木聚糖酶基因的多样性远高于GH11,且两者的分布存在较大差异.此外,该环境中还存在大量的新木聚糖酶基因,可为后续木聚糖酶基因资源的发掘和应用奠定基...     

高通量转录组测序的数据分析与基因发掘

高通量转录组测序(RNA-seq)是在转录组水平上进行深度测序的一项技术,为真核生物转录组学的研究开创了新平台,但同时测序所得到的海量数据的生物信息学分析成为科研工作者的一大挑战。对转录组测序技术进行了阐述,重点介绍了转录组测序后的数据分析,以及在真核生物尤其是非模式物种中的基因发掘方法。     

野生东方田鼠的实验动物化及标准的建立

摘要: 东方田鼠是重要的实验动物资源之一,本文总结了本实验室过去十几年来对东方田鼠进行的实验动物化工作,包括生物学性状、建群者与群体的有效大小、驯养、驯化( 实验动物化) 及进化动力等方面的研究以及实验动物化结果的评估和地方标准的制定。展望了以新一代基因组测序技术为基础进行的抗性基因的寻找与新品系的精细培育新方法的摸索。     

放线菌次级代谢产物合成基因簇异源表达体系的研究进展

基因簇的异源表达在放线菌次级代谢产物的发现、产量优化、生物合成途径的解析以及非天然代谢产物合成途径的构建中得到了广泛的应用,成为主要策略之一。近年来,随着高通量测序技术以及基因编辑技术的快速发展,大量的新颖次级代谢产物合成基因簇被发现,异源表达在研究放线菌次级代谢产物中起到越来越关键的作用。基于此,回顾了异源表达技术在次级代谢产物研究中的关键作用,并对其潜在的应用前景进行了展望,旨在为基因簇异源表达技术更为广泛的应用提供参考。     

RecA介导的特异性DNA片段捕获

外显子捕获联合高通量测序技术在检测新的致病基因,特别是罕见的基因变异时,表现出很高的检测效率.但在具体使用过程中,探针易出现非特异性杂交,设计探针时需考虑Tm值均一性、所需初始样品量较大等问题.RecA是原核生物同源重组的中心分子,参与DNA损伤的重组修复.通过在体外模拟RecA蛋白在原核生物体内重组寻找同源序列的途径,用以捕获目标DNA分子,以期提高外显子捕获过程中的探针杂交效率和特异性.根据RecA在体内同源重组中的作用模式,先将基因组染色质片段化,再纯化DNA,设计生物素标记的特异性探针,在RecA蛋白的介导下以捕获基因组中的目的同源片段.结果显示:设计的和目标片段互补的探针高效而特异地捕获了目标DNA片段,ATP和水能够破坏RecA介导形成的三链复合体的稳定性,可以作为很好的杂交后洗脱试剂,而且水直接作为洗脱试剂可以提高洗脱目的 DNA片段的效率和纯度.     

视网膜母细胞瘤结合蛋白4基因酵母双杂交诱饵载体的构建

视网膜母细胞瘤结合蛋白4(RBBP4)是WD-40蛋白家族的成员之一,其在组蛋白乙酰化、细胞周期进展及肿瘤干细胞的分化等方面具有重要功能,研究与RBBP4互作的新蛋白质和认识RBBP4在疾病包括肿瘤的发生发展过程中的分子机制有重要意义。通过RT-PCR扩增获得了RBBP4基因的CDS序列,经双酶切后与pGBKT7酵母诱饵载体连接构建了pGBKT7-RBBP4载体,再通过双酶切鉴定和测序验证,结果表明此酵母双杂交诱饵载体被成功构建,为后续利用酵母双杂交技术筛选与RBBP4蛋白相互作用的新蛋白提供了参考。     

2017年中国农业科学热点回眸

 2017年,中国农业科学领域取得进一步发展,在作物分子育种、种质资源、植物保护与病虫害防治、动物遗传育种、畜禽疾病防治、园艺科学、分子生物技术、耕作栽培与农业机械化、农产品加工及储藏、农业环境与可持续发展等领域,涌现了一大批新成果和新技术,科技创新能力显著提高,农业科技成果转化逐步加快。本文对2017年中国在水稻分子设计育种、国家级小麦太谷核不育基因克隆、牛羊等畜禽育种、口蹄疫和禽流感等疾病防治、番茄风味解析、遗传转化和DNA测序技术、机械化种植管理和加工、马铃薯加工技术等领域取得的重要成果做一简要盘点。     

DNA宏条形码技术在动植物法医鉴定中的应用进展

DNA宏条形码技术是随着2代高通量测序技术的发展而出现的一种物种鉴别技术。该技术结合了DNA条形码技术和高通量测序技术的优点,可以对混合样本中的多物种来源进行同步鉴定。本研究介绍DNA宏条形码技术的含义以及目前的应用需求,分析DNA宏条形码技术在食品、药品监管、打击野生动植物犯罪、刑事案件侦查等司法实践中的应用现状,总结和讨论DNA宏条形码技术应用于动植物法医鉴定领域所面临的问题与挑战,对该技术的发展及应用前景进行展望。目前DNA宏条形码技术已被应用于生命科学的多个领域,但在动植物法医鉴定中的应用仍在起步阶段,虽然现在还面临着许多挑战,但随着测序技术与生物技术的发展,DNA宏条形码技术一定会在动植物法医鉴定领域实现常规化应用,为野生动植物相关犯罪活动的打击、食品药品安全性与合法性的监管提供技术支持。     

罕见病诊断的相关技术及发展

 罕见病大多数是遗传性疾病,其发病率低,种类繁多且表型复杂多样,导致临床上难以进行及时和准确的诊断。随着分子遗传学、分子诊断技术、基因测序技术及组学技术的进步,罕见病诊断取得了重大发展。在传统基因检测技术基础上,二代测序技术迅速发展并广泛应用于罕见病的诊断和研究中,三代测序技术也展示出潜在应用价值。虽然传统的酶学检测技术仍占有重要地位,但已不能满足罕见病诊断的需求;蛋白质组学、代谢组学的崛起,使多种罕见病的准确诊断成为可能。同时结合分子影像技术和生物信息技术,计算机辅助诊断也展现出了广泛的应用前景。     

钙离子敏感受体基因cDNA的克隆与序列分析

本研究通过RT-PCR技术从妊娠第九天的大鼠子宫中扩增出长为423bp的钙离子敏感受体cDNA片段,PC R产物经凝胶回收纯化后,克隆在PGEM-T载体的T位点.测序结果和序列分析表明,本试验已成功地扩增、克隆了钙离子敏感受体基因cDNA序列,为进一步研究钙离子敏感受体在大鼠子宫中的表达与调节奠定了基础.