生物信息學(xué)研究進(jìn)展精選(九篇)

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第1篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

 

關(guān)鍵詞： 生物信息學(xué) 農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域 應(yīng)用

“生物信息學(xué)”是英文單詞“bioinformatics”的中文譯名，其概念是1956年在美國(guó)田納西州gatlinburg召開(kāi)的“生物學(xué)中的信息理論”討論會(huì)上首次被提出的［1］，由美國(guó)學(xué)者lim在1991年發(fā)表的文章中首次使用。生物信息學(xué)自產(chǎn)生以來(lái)，大致經(jīng)歷了前基因組時(shí)代、基因組時(shí)代和后基因組時(shí)代三個(gè)發(fā)展階段［2］。2003年4月14日，美國(guó)人類(lèi)基因組研究項(xiàng)目首席科學(xué)家collins f博士在華盛頓隆重宣布人類(lèi)基因組計(jì)劃（human genome project，hgp）的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)［3］。這標(biāo)志著后基因組時(shí)代（post genome era，pge）的來(lái)臨，是生命科學(xué)史中又一個(gè)里程碑。生物信息學(xué)作為21世紀(jì)生物技術(shù)的核心，已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究中重要的組成部分。研究基因、蛋白質(zhì)和生命，其研究成果必將深刻地影響農(nóng)業(yè)。本文重點(diǎn)闡述生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物、種質(zhì)資源優(yōu)化、農(nóng)藥的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、作物遺傳育種、生態(tài)環(huán)境改善等方面的最新研究進(jìn)展。

1.生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

1997年5月美國(guó)啟動(dòng)國(guó)家植物基因組計(jì)劃（npgi），旨在繪出包括玉米、大豆、小麥、大麥、高粱、水稻、棉花、西紅柿和松樹(shù)等十多種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵植物的基因圖譜。國(guó)家植物基因組計(jì)劃是與人類(lèi)基因組工程（hgp）并行的龐大工程［4］。近年來(lái)，通過(guò)各國(guó)科學(xué)家的通力合作，植物基因組研究取得了重大進(jìn)展，擬南芥、水稻等模式植物已完成了全基因組測(cè)序。人們可以使用生物信息學(xué)的方法系統(tǒng)地研究這些重要農(nóng)作物的基因表達(dá)、蛋白質(zhì)互作、蛋白質(zhì)和核酸的定位、代謝物及其調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)等，從而從分子水平上了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能［5］。目前已經(jīng)建立的農(nóng)作物生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)研究平臺(tái)有植物轉(zhuǎn)錄本（ta）集合數(shù)據(jù)庫(kù)tigr、植物核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)plantgdb、研究玉米遺傳學(xué)和基因組學(xué)的mazegdb數(shù)據(jù)庫(kù)、研究草類(lèi)和水稻的gramene數(shù)據(jù)庫(kù)、研究馬鈴薯的pomamo數(shù)據(jù)庫(kù)，等等。

2.生物信息學(xué)在種質(zhì)資源保存研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，它包括許多農(nóng)藝性狀（如抗病、產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境適應(yīng)性基因等）的等位基因。植物種質(zhì)資源庫(kù)是指以植物種質(zhì)資源為保護(hù)對(duì)象的保存設(shè)施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物種質(zhì)資源庫(kù)，在我國(guó)也已建成30多座作物種質(zhì)資源庫(kù)。種質(zhì)入庫(kù)保存類(lèi)型也從單一的種子形式，發(fā)展到營(yíng)養(yǎng)器官、細(xì)胞和組織，甚至dna片段等多種形式。保護(hù)的物種也從有性繁殖植物擴(kuò)展到無(wú)性繁殖植物及頑拗型種子植物等［6］。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越多地應(yīng)用各種分子標(biāo)記來(lái)鑒定種質(zhì)資源。例如微衛(wèi)星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行分子標(biāo)記產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，因此需要建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和采用分析工具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)分析等［7］。

3.生物信息學(xué)在農(nóng)藥設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的藥物研制主要是從大量的天然產(chǎn)物、合成化合物，以及礦物中進(jìn)行篩選，得到一個(gè)可供臨床使用的藥物要耗費(fèi)大量的時(shí)間與金錢(qián)。生物信息學(xué)在藥物研發(fā)中的意義在于找到病理過(guò)程中關(guān)鍵性的分子靶標(biāo)、闡明其結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)能激活或阻斷生物大分子發(fā)揮其生物功能的治療性藥物，使藥物研發(fā)之路從過(guò)去的偶然和盲目中找到正確的研發(fā)方向。生物信息學(xué)為藥物研發(fā)提供了新的手段［8，9］，導(dǎo)致了藥物研發(fā)模式的改變［10］。目前，生物信息學(xué)促進(jìn)農(nóng)藥研制已有許多成功的例子。itzstein等設(shè)計(jì)出兩種具有與唾液酸酶結(jié)合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者與唾液酸酶的結(jié)合活性的250倍［11］。目前，這兩種新藥已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。tang sy等學(xué)者研制出新一代抗aids藥物saquinavir［12］。pungpo等已經(jīng)設(shè)計(jì)出幾種新型高效的抗hiv-1型藥物［13］。楊華錚等人設(shè)計(jì)合成了十多類(lèi)數(shù)百個(gè)除草化合物，經(jīng)生物活性測(cè)定，部分化合物的活性已超過(guò)商品化光合作用抑制劑的水平［14］。

現(xiàn)代農(nóng)藥的研發(fā)已離不開(kāi)生物信息技術(shù)的參與，隨著生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展，將會(huì)大大降低藥物研發(fā)的成本，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率。

4.生物學(xué)信息學(xué)在作物遺傳育種研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著主要農(nóng)作物遺傳圖譜精確度的提高，以及特定性狀相關(guān)分子基礎(chǔ)的進(jìn)一步闡明，人們可以利用生物信息

學(xué)的方法，先從模式生物中尋找可能的相關(guān)基因，然后在作物中找到相應(yīng)的基因及其位點(diǎn)。農(nóng)作物的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的研究積累了大量的基因序列、分子標(biāo)記、圖譜和功能方面的數(shù)據(jù)，可通過(guò)建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)整合這些數(shù)據(jù)，從而比較和分析來(lái)自不同基因組的基因序列、功能和遺傳圖譜位置［15］。在此基礎(chǔ)上，育種學(xué)家就可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型來(lái)提出預(yù)測(cè)假設(shè)，從多種復(fù)雜的等位基因組合中建立自己所需要的表型，然后從大量遺傳標(biāo)記中篩選到理想的組合，從而培育出新的優(yōu)良農(nóng)作物品種。

5.生物信息學(xué)在生態(tài)環(huán)境平衡研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

在生態(tài)系統(tǒng)中，基因流從根本上影響能量流和物質(zhì)流的循環(huán)和運(yùn)轉(zhuǎn)，是生態(tài)平衡穩(wěn)定的根本因素。生物信息學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域主要應(yīng)用在控制環(huán)境污染方面，主要通過(guò)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的運(yùn)用構(gòu)建遺傳工程特效菌株，以降解目標(biāo)基因及其目標(biāo)污染物為切入點(diǎn)，通過(guò)降解污染物的分子遺傳物質(zhì)核酸 dna，以及生物大分子蛋白質(zhì)酶，達(dá)到催化目標(biāo)污染物的降解，從而維護(hù)空氣［16］、水源、土地等生態(tài)環(huán)境的安全。

美國(guó)農(nóng)業(yè)研究中心（ars） 的農(nóng)藥特性信息數(shù)據(jù)庫(kù)（ppd） 提供 334 種正在廣泛使用的殺蟲(chóng)劑信息，涉及它們?cè)诃h(huán)境中轉(zhuǎn)運(yùn)和降解途徑的16種最重要的物化特性。日本豐橋技術(shù)大學(xué)（toyohashi university of technology） 多環(huán)芳烴危險(xiǎn)性有機(jī)污染物的物化特性、色譜、紫外光譜的譜線(xiàn)圖。美國(guó)環(huán)保局綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)（iris） 涉及 600種化學(xué)污染物，列出了污染物的毒性與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)，以及分子遺傳毒性參數(shù)［17］。除此之外，生物信息學(xué)在生物防治［18］中也起到了重要的作用。網(wǎng)絡(luò)的普及，情報(bào)、信息等學(xué)科的資源共享，勢(shì)必會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)環(huán)境微生物技術(shù)信息的高速發(fā)展趨勢(shì)。

6.生物信息學(xué)在食品安全研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

食品在加工制作和存儲(chǔ)過(guò)程中各種細(xì)菌數(shù)量發(fā)生變化，傳統(tǒng)檢測(cè)方法是進(jìn)行生化鑒定，但所需時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足檢驗(yàn)檢疫部門(mén)的要求，運(yùn)用生物信息學(xué)方法獲得各種致病菌的核酸序列，并對(duì)這些序列進(jìn)行比對(duì)，篩選出用于檢測(cè)的引物和探針，進(jìn)而運(yùn)用pcr法［19］、rt-pcr法、熒光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重?zé)晒舛縫cr等技術(shù)，可快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出細(xì)菌及病毒。此外，對(duì)電阻抗、放射測(cè)量、elisa法、生物傳感器、基因芯片等［21-25］技術(shù)也是未來(lái)食品病毒檢測(cè)的發(fā)展方向。

轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)是通過(guò)設(shè)計(jì)特異性的引物對(duì)食品樣品的dna提取物進(jìn)行擴(kuò)增，從而判斷樣品中是否含有外源性基因片段［26］。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)信息的及時(shí)更新，可準(zhǔn)確了解各國(guó)新出現(xiàn)和新批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及時(shí)對(duì)檢驗(yàn)方法進(jìn)行修改。目前由于某些通過(guò)食品傳播的病毒具有變異特性，以及檢測(cè)方法的不完善等因素影響，生物信息學(xué)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用還比較有限，但隨著食品安全檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的不斷完善，相信相關(guān)的生物信息學(xué)技術(shù)將在食品領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

生物信息學(xué)廣泛用于農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，但是僅有信息資源是不夠的，選出符合自己需求的生物信息就需要情報(bào)部門(mén)，以及信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)提供相關(guān)服務(wù)，通過(guò)出版物、信息共享平臺(tái)、數(shù)字圖書(shū)館、電子論壇等信息媒介的幫助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我國(guó)生物信息學(xué)發(fā)展還很不均衡，與國(guó)際前沿有一定差距，這需要從事信息和科研的工作者們不斷交流，使得生物信息學(xué)能夠更好地為我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展發(fā)揮作用。

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第2篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

論文摘要：研討式教學(xué)模式將研究與討論貫穿于教學(xué)的全過(guò)程，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、加深對(duì)知識(shí)的理解、增進(jìn)學(xué)習(xí)效果。通過(guò)確立授課目標(biāo)、精心設(shè)計(jì)和組織授課內(nèi)容、在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在“生物信息學(xué)”的授課過(guò)程中對(duì)研討式教學(xué)模式進(jìn)行了探索和實(shí)踐。

論文關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；課堂研討；案例分析

21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，生物技術(shù)飛速發(fā)展，生物學(xué)數(shù)據(jù)大量積累。而生物信息學(xué)正是在這種大背景下蓬勃興起的交叉型學(xué)科，旨在用信息學(xué)方法解決生物學(xué)問(wèn)題。為了培養(yǎng)復(fù)合型人才，大力發(fā)展交叉學(xué)科，國(guó)防科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）近年來(lái)面向全校理工科研究生開(kāi)設(shè)了“生物信息學(xué)”選修課程。

“生物信息學(xué)”作為新興的交叉學(xué)科，具有融合性、發(fā)展性和開(kāi)放性的特點(diǎn)。融合性是指生物信息學(xué)涉及的生物、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的交叉與融合。從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，該學(xué)科發(fā)展非常迅速，研究熱點(diǎn)發(fā)生了數(shù)次改變。開(kāi)放性是指該學(xué)科存在大量有待探索和研究的新問(wèn)題。這些特點(diǎn)一方面為課堂教學(xué)提供了大量的主題和素材，一方面也對(duì)授課方式提出了較高的要求。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，選定研討式教學(xué)作為該課程的主要授課方式。研討式教學(xué)即研究討論式教學(xué)，是將研究與討論貫穿于教學(xué)的全過(guò)程。在教師的具體指導(dǎo)下，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，通過(guò)自我學(xué)習(xí)、自我教育、自我提高來(lái)獲取知識(shí)和強(qiáng)化能力培養(yǎng)。通過(guò)確立教學(xué)目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)和組織教學(xué)內(nèi)容，在實(shí)踐中貫徹研討式教學(xué)理念和方法，在生物信息學(xué)課程中對(duì)研討式教學(xué)模式進(jìn)行了理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新。

一、教學(xué)目標(biāo)的確立

合理的課程目標(biāo)與定位是決定課程建設(shè)成敗和教學(xué)效果的基礎(chǔ)，其主要依據(jù)是人才培養(yǎng)需求和授課對(duì)象的實(shí)際情況。首先，教學(xué)對(duì)象是研究生，已具備一定的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的能力。教師不僅要傳授知識(shí)，而且要講解基本的研究方法，讓學(xué)生具備獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。其次，作為軍校學(xué)生，以后從事的工作可能涉及很多學(xué)科方向，展現(xiàn)如何針對(duì)一門(mén)新的學(xué)科方向進(jìn)行研究的整體思路顯得很有意義。最后，考慮到學(xué)生不同的知識(shí)背景，對(duì)于各部分內(nèi)容的理解程度不同，必須兼顧不同的專(zhuān)業(yè)方向，讓每個(gè)學(xué)生都能有所收獲。因此，確立教學(xué)目標(biāo)為：介紹生物信息學(xué)的基本概念和方法，通過(guò)案例分析展現(xiàn)科學(xué)研究的基本方法和實(shí)踐過(guò)程。

二、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和組織

1.教學(xué)內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)

確定了教學(xué)目標(biāo)之后，需要對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。參考國(guó)內(nèi)外多所高校的相關(guān)課程設(shè)置，如北京大學(xué)的“生物信息學(xué)導(dǎo)論”、中科大的“生物信息學(xué)”、中科院的“生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)”和MIT的“Bioinformatics and Proteomics”等，發(fā)現(xiàn)這些課程主要是針對(duì)生物專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，側(cè)重于方法學(xué)介紹。而我校學(xué)生大部分是工科背景，對(duì)于統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法有一定基礎(chǔ)，重點(diǎn)是了解相關(guān)的生物學(xué)問(wèn)題，并應(yīng)用已有的工科知識(shí)去分析和解決這些問(wèn)題。同時(shí)，隨著生物信息學(xué)的快速發(fā)展，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，有必要展現(xiàn)該學(xué)科的最新進(jìn)展。

因此，課程內(nèi)容總體設(shè)計(jì)上以生物學(xué)問(wèn)題為主線(xiàn)，結(jié)合最新的研究成果，對(duì)各種計(jì)算方法的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行深入和細(xì)致的講解。在介紹生物信息學(xué)的研究現(xiàn)狀和生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之后，分多個(gè)專(zhuān)題詳述生物信息學(xué)最新的研究進(jìn)展，各專(zhuān)題在內(nèi)容上相互銜接，由淺入深，以便學(xué)生理解和接受。以問(wèn)題為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)對(duì)于啟發(fā)學(xué)生思考，積極參與課堂研討具有重要作用。

進(jìn)一步，為了突出部分重點(diǎn)專(zhuān)題及其分析方法，采用案例分析課的形式，針對(duì)一些重要問(wèn)題進(jìn)行深入探討。鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合自身的專(zhuān)業(yè)背景，通過(guò)積極地思考和討論提出相應(yīng)的解決方案。案例選擇為教師有一定研究基礎(chǔ)的開(kāi)放性問(wèn)題，一方面介紹已有的研究成果，一方面結(jié)合教師的研究體會(huì)，通過(guò)積極討論拓展新的研究思路。案例分析課有助于學(xué)生更多地參與課堂研討，對(duì)于知識(shí)的綜合應(yīng)用和科學(xué)研究過(guò)程產(chǎn)生切身體會(huì)。

2.教學(xué)內(nèi)容的組織

研討式教學(xué)的關(guān)鍵是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生踴躍地參與課堂討論，提出自己的觀點(diǎn)。通過(guò)集中備課，學(xué)習(xí)和吸取老教師的成功經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的基本要素，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行了認(rèn)真的組織和編排。

（1）重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)。由于生物信息學(xué)涵蓋內(nèi)容非常豐富，有必要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行取舍，在保證知識(shí)面的基礎(chǔ)上，突出授課的重點(diǎn)。減少或刪除重要性較低的部分，采用圖片和動(dòng)畫(huà)等形式對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào)，以深化學(xué)生的理解。只有學(xué)生對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容理解透徹，才能激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，積極參與課堂研討，碰撞出智慧的火花。

（2）新穎有趣，實(shí)例豐富。在課程內(nèi)容上應(yīng)充分體現(xiàn)知識(shí)性和趣味性，以豐富的實(shí)例展現(xiàn)生物信息學(xué)中基本的概念和方法。學(xué)生往往關(guān)注與日常生活休戚相關(guān)的內(nèi)容，期望能用所學(xué)知識(shí)解釋常見(jiàn)現(xiàn)象，因此實(shí)例選擇應(yīng)貼近生活體驗(yàn)。課件中準(zhǔn)備了大量的實(shí)例，例如，在講完構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)之后，舉例說(shuō)明為什么人類(lèi)的祖先是從非洲走出來(lái)的；在生物代謝一章，通過(guò)賣(mài)火柴的小女孩的故事闡釋生物代謝過(guò)程的高效性；在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)部分，討論為什么濕著頭發(fā)睡覺(jué)，頭發(fā)容易變翹。通過(guò)實(shí)例分析，增加學(xué)生對(duì)于所學(xué)知識(shí)的理解和參與課堂研討的積極性。

（3）設(shè)置思考題，留出想象空間。針對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)，預(yù)先設(shè)置思考題，以啟發(fā)和擴(kuò)展學(xué)生思路。生物信息學(xué)作為一門(mén)新興學(xué)科，存在大量沒(méi)有確定結(jié)論的開(kāi)放性問(wèn)題，有待深入探究。例如“人類(lèi)與小鼠的基因組差別很小，為什么形態(tài)上有那么大的差別”，“生物系統(tǒng)模擬中，是否越復(fù)雜的模型越好”。針對(duì)這些問(wèn)題適時(shí)地開(kāi)展課堂研討，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)闊其視野。

三、研討式教學(xué)的開(kāi)展

在授課過(guò)程中，教師應(yīng)努力營(yíng)造活躍的課堂氣氛，密切觀察學(xué)生的動(dòng)向，及時(shí)溝通存在的問(wèn)題，選擇合適的時(shí)機(jī)開(kāi)展課堂研討。不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，使課堂討論達(dá)到更好的效果。在開(kāi)展課堂研討時(shí)，尤其應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.因材施教

在“生物信息學(xué)”課程中，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)背景不盡相同，少部分學(xué)生來(lái)自生物專(zhuān)業(yè)，其他大部分是工科背景，如自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)仿真和認(rèn)知科學(xué)等。因此，在主題的選擇和研討環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分考慮到學(xué)生的需求和背景知識(shí)，發(fā)掘大家共同的興趣點(diǎn)。實(shí)踐證明，不同的學(xué)科背景可以有效地促進(jìn)交流，提供對(duì)于同一問(wèn)題的不同視角。例如，生物專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以解釋有關(guān)生物技術(shù)的問(wèn)題，而仿真專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)于系統(tǒng)的建模方法有深入的理解。有效的課堂討論，能夠促進(jìn)各種思路的融合，碰撞出靈感的火花。

2.及時(shí)溝通

研討式教學(xué)需要教師對(duì)授課整體情況有較好的把握。例如，有一章的內(nèi)容是生物學(xué)基礎(chǔ)，教師針對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行了充分準(zhǔn)備，包括大量的圖片和動(dòng)畫(huà)，并穿插了很多科學(xué)家的故事。但授課效果不盡理想，到了預(yù)設(shè)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，只有一兩個(gè)學(xué)生參與討論，大部分學(xué)生都一臉茫然。通過(guò)及時(shí)溝通，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題。一是背景知識(shí)不夠，學(xué)生對(duì)于預(yù)設(shè)問(wèn)題了解不多；二是重要性認(rèn)識(shí)不足，學(xué)生認(rèn)為生物學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與本課程的學(xué)習(xí)關(guān)系不大?？紤]到學(xué)生的疑問(wèn)，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)所學(xué)知識(shí)對(duì)于生物信息學(xué)的意義，并通過(guò)具體實(shí)例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)例的啟發(fā)下，學(xué)生開(kāi)展了積極的討論，加深了對(duì)于所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。開(kāi)展研討式教學(xué)，應(yīng)以學(xué)生為主體，及時(shí)地溝通發(fā)現(xiàn)課堂中存在的問(wèn)題，并相應(yīng)地調(diào)整授課內(nèi)容。即使教師講得天花亂墜，如果學(xué)生知其然，不知其所以然，也不可能達(dá)到好的授課效果。

3.審時(shí)度勢(shì)

課堂研討開(kāi)展的時(shí)機(jī)很重要。例如，當(dāng)講到生物信息學(xué)概況時(shí)，學(xué)生反應(yīng)不是很強(qiáng)烈。而當(dāng)教師結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)談研究體會(huì)時(shí)，學(xué)生很有興趣，表情變得活躍，適合開(kāi)展課堂討論。此時(shí)，可以組織學(xué)生交流學(xué)習(xí)目的、預(yù)期和存在的疑問(wèn)，以便教師進(jìn)行有針對(duì)性地授課。研討式教學(xué)一方面強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，一方面要求教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，密切注意學(xué)生動(dòng)向，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的興趣點(diǎn)，引導(dǎo)討論的逐步展開(kāi)和深入。

4.自主提問(wèn)

如果教師能夠營(yíng)造出一種輕松愉悅的課堂氛圍，學(xué)生往往能夠主動(dòng)發(fā)問(wèn)，提出不同觀點(diǎn)，而不拘泥于預(yù)先設(shè)置的問(wèn)題。實(shí)踐證明，通過(guò)學(xué)生自主提問(wèn)展開(kāi)的課堂研討，往往效果更好。在前期鋪墊時(shí)，啟發(fā)學(xué)生自主思考并積極討論，分析該領(lǐng)域可能存在的問(wèn)題和發(fā)展方向。當(dāng)講到后續(xù)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生有了一定的心理預(yù)期，很想了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，以驗(yàn)證與預(yù)期是否一致。同時(shí)，自主提問(wèn)對(duì)于生物信息學(xué)研究有很好的推動(dòng)作用，學(xué)生經(jīng)常能夠獨(dú)辟蹊徑，提出全新的思路，拓展研究?jī)?nèi)容的廣度和深度。

5.課堂報(bào)告

在授課過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)選擇感興趣的專(zhuān)題，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行課堂報(bào)告。由于學(xué)生的選題更接近彼此的思維方式，能夠反映一些共性的問(wèn)題，對(duì)于擴(kuò)展思路很有幫助。在報(bào)告過(guò)程中，教師可適時(shí)點(diǎn)評(píng)，穿插課堂討論，以深化學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解。課堂報(bào)告可以全面地鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力、寫(xiě)作能力和創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

第3篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：石榴；二氫黃酮醇 4-還原酶（DFR）；生物信息學(xué)；理化性質(zhì)；跨膜結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：Q811.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）04-0008-04

基于生物學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，由分子生物學(xué)和信息科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的生物信息學(xué)已成為后基因組時(shí)代用于揭示和探索生命奧秘的重要方法[8，9]。本研究采用生物信息學(xué)的方法，以石榴為重點(diǎn)，對(duì)紅花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物DFR核苷酸及相應(yīng)氨基酸序列的外顯子、理化特性、親水性/疏水性和跨膜結(jié)構(gòu)等進(jìn)行預(yù)測(cè)和推斷，以期為深入開(kāi)展二氫黃酮醇4-還原酶的酶學(xué)特性、花色素苷生物合成的分子機(jī)制等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11數(shù)據(jù)

12方法

DFR基因核苷酸序列分析采用在線(xiàn)軟件 GENE SCAN 進(jìn)行；DFR基因編碼蛋白的理化性質(zhì)采用Protparam 預(yù)測(cè)；疏水性/親水性采用ProtScale進(jìn)行預(yù)測(cè)；跨膜結(jié)構(gòu)域采用 TMPred 預(yù)測(cè)。各分析軟件的網(wǎng)站見(jiàn)表 1。

2結(jié)果與分析

21核苷酸序列的外顯子分析

一般認(rèn)為，P 值表示分析結(jié)果為外顯子的可能性，當(dāng) P>099 時(shí)為外顯子可能性極高；050

22氨基酸序列的理化性質(zhì)分析

利用在線(xiàn)分析軟件Protparam分別對(duì)石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物DFR氨基酸序列的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)果（表3）表明，這幾種植物DFR氨基酸殘基數(shù)差異較大，分別編碼280～1 345個(gè)氨基酸殘基不等。幾種植物的分子量大小差異也較大，粉花石榴DFR分子量最小為36 2487 D，姜荷花DFR分子量最大為108 3167 D。等電點(diǎn)PI差異較小，均在5左右。幾種植物中，含量最豐富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr，帶正電荷和負(fù)電荷氨基酸數(shù)均為0。通常不穩(wěn)定系數(shù)小于 40 時(shí)，預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)在試驗(yàn)中比較穩(wěn)定，反之則不穩(wěn)定。因此，除粉花石榴和紅花石榴中DFR屬于不穩(wěn)定蛋白質(zhì)外，其余均屬于穩(wěn)定蛋白。

23疏水性/親水性的預(yù)測(cè)與分析

利用在線(xiàn)分析軟件ProtScale的Kyte and Doolittle算法對(duì)二氫黃酮醇還原酶進(jìn)行疏水/親水性分析（正值表示疏水性，負(fù)值表示親水性，介于+05～-05 之間主要為兩性氨基酸）。結(jié)果（表4）表明，紅花石榴（圖1，其它幾種植物的圖片分析結(jié)果未列出）和粉花石榴的DFR蛋白存在明顯的疏水區(qū)和親水區(qū)，其中第141位最低，為-0222，第216位最高，值為2022，為親水性蛋白。

3討論與結(jié)論

通過(guò)在線(xiàn)分析工具和生物軟件對(duì)紅花石榴、粉花石榴、姜荷花、芍藥、水母雪蓮、大麗花、瓜葉菊和蘭花等植物進(jìn)行分析，結(jié)果表明這幾種植物的DFR基因都存在1個(gè)外顯子。氨基酸序列的理化性質(zhì)分析表明，粉花石榴和紅花石榴的二氫黃酮醇還原酶蛋白屬于不穩(wěn)定蛋白，其余幾種植物屬于穩(wěn)定性蛋白。幾種觀賞植物DFR基因中，含量最豐富的氨基酸是Ala、Gly、Cys和Thr，這與陳大志等[8]在擬南芥等植物上得到的含量最豐富的氨基酸基本均為Ala、Glu、Leu、Lys和Val不一致，可能與物種自身的特性有關(guān)。除紅花石榴和粉花石榴外，其它植物的蛋白質(zhì)均為穩(wěn)定蛋白質(zhì)。

疏水性是20種氨基酸都固有的特性，即氨基酸遠(yuǎn)離周?chē)肿樱瑢⒆约喊襁M(jìn)蛋白質(zhì)核心的相對(duì)趨勢(shì)，通過(guò)了解肽鏈中不同肽段的疏水性，可以對(duì)跨膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域進(jìn)行預(yù)測(cè)[11]。因此，疏水性/親水性的預(yù)測(cè)和分析，對(duì)蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)及功能結(jié)構(gòu)域的分選提供了重要的參考依據(jù)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，幾種植物DFR蛋白中親水性氨基酸和疏水性氨基酸均勻分布在整條肽鏈中，親水性氨基酸多于疏水性氨基酸，均為親水性蛋白，存在疏水區(qū)和親水區(qū)，疏水位點(diǎn)和親水位點(diǎn)個(gè)數(shù)不同，這與肖繼坪等[12]在馬鈴薯上的研究結(jié)果一致。

跨膜結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)通過(guò)與膜內(nèi)在蛋白的靜電相互作用和氫鍵鍵合作用與膜結(jié)合的一段氨基酸片段，一般由 20 個(gè)左右的疏水性氨基酸殘基組成，主要形成α- 螺旋[13～14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，幾種植物DFR蛋白存在強(qiáng)烈推薦和可選擇2種跨膜模型，存在不同數(shù)量的跨膜螺旋，這為正確認(rèn)識(shí)和理解蛋白質(zhì)的功能、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、方位及細(xì)胞中的作用部位等均有重要的意義。

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第4篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

草魚(yú)過(guò)氧化氫酶全長(zhǎng)cDNA的克隆、序列同源分析與組織表達(dá)

雞β-防御素-1真核表達(dá)載體構(gòu)建及其在Flp-In-293細(xì)胞中的表達(dá)

歡迎訂閱《動(dòng)物學(xué)研究》

中國(guó)荷斯坦牛和魯西黃牛mtDNAD-loop序列多態(tài)性分析

Ⅰ群禽腺病毒Hexon蛋白的截短表達(dá)與鑒定

歡迎訂閱2012年《遺傳學(xué)報(bào)》和《遺傳》雜志

大黃歐文氏菌蔗糖異構(gòu)酶控制產(chǎn)物特異性基序的定點(diǎn)突變

歡迎訂閱2012年《分子植物育種》

水稻白葉枯病菌基因XOO2193的突變體構(gòu)建及其毒力和胞外多糖分析

內(nèi)含子數(shù)量改變GUS基因的瞬時(shí)表達(dá)調(diào)控

2012年《雜交水稻》征訂啟事

十字花科黑腐病菌hrpG基因原核表達(dá)

辣椒脈斑駁病毒文昌分離物基因組測(cè)序及分析

用基因組改組技術(shù)改良發(fā)酵木糖酵母CandidatropicalisXY-19的耐乙醇性能

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美國(guó)俄亥俄州南部?jī)煞N不同間伐強(qiáng)度對(duì)森林可燃物載量和碳的影響(英文)

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海蓬子中高親和鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)體SbHKT1基因的克隆、表達(dá)及生物信息學(xué)分析

遺傳轉(zhuǎn)化KN1基因促進(jìn)毛果楊外植體再生

蠟樣芽孢桿菌ATCC14579毒力基因plcR缺失株的構(gòu)建及其一般特性

3株抗水稻和荔枝病原菌的海洋真菌的分離鑒定

斑鱧、烏鱧及其雜交種遺傳差異的AFLP分析

孑遺植物中華桫欏2個(gè)群體遺傳多樣性的ISSR分析

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響應(yīng)面分析法優(yōu)化家蠶1-脫氧野尻霉素的稀酸浸提工藝

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去透明帶體細(xì)胞核移植的牛囊胚質(zhì)量檢測(cè)

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優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)晚秈新組合博優(yōu)258的選育與應(yīng)用

氮肥運(yùn)籌對(duì)晚稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響

硼對(duì)烤煙硼、鉀積累及碳氮代謝的影響

菜心耐Cd性的基因型差異及其機(jī)制研究

GIS、RS與3DSMAX在園林三維景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

高效液相色譜法測(cè)定發(fā)酵醪中的γ-氨基丁酸

丹參糖蛋白的提取精制及其理化性質(zhì)研究

陰離子交換樹(shù)脂固定化果膠酶及其酶學(xué)性質(zhì)的研究

加快發(fā)展梧州市特色農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的研究

指紋圖譜技術(shù)在動(dòng)物腸道微生物多樣性研究中的應(yīng)用

第5篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞 馬鈴薯；轉(zhuǎn)錄組測(cè)序；研究進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào) S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）13-0081-01

馬鈴薯是繼水稻、玉米、小麥的第四大糧食作物在我國(guó)馬鈴薯將啟動(dòng)主糧化戰(zhàn)略。獲取特定基因轉(zhuǎn)錄組測(cè)序信息對(duì)于了解馬鈴薯特定表型相關(guān)的基因表達(dá)情況尤其重要。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)是用大規(guī)模測(cè)序技術(shù)直接對(duì)cDNA序列進(jìn)行測(cè)序，使得其基因組區(qū)域序列的數(shù)量可以定量這一基因組區(qū)域的轉(zhuǎn)錄水平。其優(yōu)點(diǎn)為成本低、通量高、靈敏度高，不需要克隆的步驟，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用領(lǐng)域廣，對(duì)于未知其基因組序列的物種或已知其基因組序列信息的物種，可得到低轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)基因[1]。

1 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)及測(cè)序平臺(tái)

截至目前，有3種轉(zhuǎn)錄組測(cè)序平臺(tái)在使用Roche公司的454測(cè)序平臺(tái)、ABI公司的SOLiD測(cè)序技術(shù)和Illumina公司的Solexa測(cè)序技術(shù)[2]。應(yīng)用最早的高通量測(cè)序技術(shù)是454測(cè)序技術(shù)，為基于焦磷酸測(cè)序法的測(cè)序系統(tǒng)，測(cè)序原理是通過(guò)合成反應(yīng)而測(cè)序。與其他2種測(cè)序技術(shù)相比，單次測(cè)序長(zhǎng)度最長(zhǎng)，可對(duì)未知基因組從頭測(cè)序，通量較低，準(zhǔn)確性低。因此，目前該技術(shù)已基本不用。SOLiD測(cè)序技術(shù)原理是使用連接法測(cè)序獲得基于“雙堿基編碼原理”。相對(duì)其他2種測(cè)序方法，準(zhǔn)確性最高，尤其適合單堿基變異的檢測(cè)。但測(cè)序讀長(zhǎng)較短且受反應(yīng)輪數(shù)限制，不利于從頭測(cè)序后進(jìn)行拼接。Solexa測(cè)序系統(tǒng)是全世界最先進(jìn)、最經(jīng)濟(jì)的測(cè)序平臺(tái)。優(yōu)點(diǎn)為單次測(cè)序可得較大數(shù)據(jù)量，得到更高覆蓋率，檢測(cè)到較多低豐度轉(zhuǎn)錄本，且重現(xiàn)性高、誤差小等，在有參考基因組序列的物種的轉(zhuǎn)錄組分析中占有優(yōu)勢(shì)。

2 轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序和分析

對(duì)馬鈴薯合適的組織或器官進(jìn)行總RNA的提取，樣品經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格之后，用磁珠富集 mRNA。隨后用六堿基隨機(jī)引物合成第1條cDNA鏈，加入緩沖液等合成第2條cDNA鏈。隨后純產(chǎn)物末端進(jìn)行修復(fù)、測(cè)序接頭的加A尾及進(jìn)行連接。然后選擇片段的大小，PCR富集獲得所需的cDNA文庫(kù)。測(cè)序儀對(duì)構(gòu)建好的文庫(kù)進(jìn)行測(cè)序，原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、處理及質(zhì)量評(píng)估，已知參考基因組進(jìn)行序列信息比對(duì)，可變剪切分析、差異表達(dá)基因分析和差異基因功能注釋分析等。

3 馬鈴薯轉(zhuǎn)錄組的應(yīng)用

3.1 發(fā)現(xiàn)新基因

目前，基因組測(cè)序的功能注釋還不夠完備，而對(duì)基因優(yōu)化可以通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)進(jìn)行，深入比較分析已知基因組注釋模型與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果可以挖掘該物種的新基因及完善其基因組的注釋。張 琳等[3]通過(guò)對(duì)模式植物擬南芥3個(gè)發(fā)育階段的種子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和生物信息學(xué)分析，已有基因注釋與其高豐度轉(zhuǎn)錄區(qū)域比較發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)基因的注釋進(jìn)行了補(bǔ)充修改完善，結(jié)果預(yù)測(cè)了2個(gè)新基因。同樣，對(duì)馬鈴薯轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序分析能夠發(fā)現(xiàn)新基因。

3.2 差異基因篩選

截至目前，基因功能的分類(lèi)有KEGG功能和GO功能。基因的功能注釋為在已有數(shù)據(jù)庫(kù)中未知基因序列進(jìn)行相似性分析，推測(cè)其未知的基因功能。有報(bào)道利用花生不同發(fā)育期的地下部果針及地上部果針進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。結(jié)果進(jìn)行GO功能和KEGG代謝通路分析，以及基因的差異表達(dá)分析，結(jié)果表明，在差異表達(dá)的基因中地下部果針和地上部果針都有轉(zhuǎn)錄本差異的表達(dá)顯著上調(diào)。在地上部果針中與光合和衰老相關(guān)的基因表達(dá)是顯著性上調(diào)的，其基因可能是阻止果針膨大進(jìn)而導(dǎo)致敗育的。馬鈴薯的轉(zhuǎn)錄組研究也存在著差異基因的顯著上調(diào)和下調(diào)，這為篩選馬鈴薯不同品種的差異基因提供依據(jù)[4-5]。

3.3 遺傳育種

轉(zhuǎn)錄組的分子遺傳育種是在轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的序列水平及表達(dá)量水平進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序針對(duì)基因組外顯子區(qū)域上的編碼序列進(jìn)行測(cè)序，篩選丟棄了沒(méi)有編碼功能的內(nèi)含子區(qū)，對(duì)了解基因通過(guò)相互作用創(chuàng)造復(fù)雜的表現(xiàn)型提供更加直接的依據(jù)。有研究對(duì)栽培番茄品種及其野生近緣種進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組的測(cè)序，結(jié)果表明，在基因的序列水平和表達(dá)水平上野生種和栽培種存在著變異。其轉(zhuǎn)錄組分析表明進(jìn)化瓶頸對(duì)其的影響，在人工栽培的紅色果肉的番茄及野生近緣品種的綠色果肉番茄中與果色相關(guān)的基因表現(xiàn)為快速進(jìn)化，結(jié)果顯示野生近緣番茄和人工栽培番茄存在著自然選擇和人工選擇的廣泛影響。馬鈴薯不同品種的轉(zhuǎn)錄組分析表明，人工選擇和環(huán)境條件的變化是馬鈴薯品種對(duì)抗感病的選擇[6-7]。

4 展望

目前，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)已在醫(yī)學(xué)和農(nóng)學(xué)等基礎(chǔ)研發(fā)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。馬鈴薯的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序利用范圍也比較廣，包含不同的環(huán)境條件下，不同的發(fā)育階段，不同的器官組織及其野生近緣種等。研究方向是抗病新基因發(fā)現(xiàn)、免疫互作、遺傳育種等方面。在未來(lái)，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序應(yīng)用于馬鈴薯的前景會(huì)非常廣闊，因?yàn)闇y(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展和生物信息學(xué)分析其測(cè)序結(jié)果會(huì)越來(lái)越真實(shí)可靠。

5 參考文獻(xiàn)

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第6篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

【關(guān)鍵詞】傳染病信息學(xué)；癥狀監(jiān)剝；數(shù)據(jù)庫(kù)

【文章編號(hào)】1004-7484（2014）07-4196-01

在交通高速發(fā)達(dá)的全球化現(xiàn)代社會(huì)，無(wú)論是自然發(fā)生的傳染病，還是因生物恐怖襲擊導(dǎo)致的傳染病，都有可能造成人員和經(jīng)濟(jì)上的損失。我國(guó)公共衛(wèi)生系統(tǒng)的不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域運(yùn)行著眾多相互獨(dú)立的信息系統(tǒng)，它們雖然能夠?yàn)楦骷?jí)政府決策提供很多依據(jù)，但是由于各地、各部門(mén)的信息系統(tǒng)建設(shè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的支撐，導(dǎo)致了不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)難以共享、交換，出現(xiàn)信息孤島的現(xiàn)象，管理部門(mén)難以對(duì)不同地區(qū)、不同部門(mén)的資源進(jìn)行有效的整合，使信息系統(tǒng)作用受到很大的限制。本文中，筆者將通過(guò)討論傳染病信息學(xué)研究目的、研究?jī)?nèi)容以及核心技術(shù)，著重介紹傳染病信息學(xué)在癥狀監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

1傳染病信息學(xué)的主要研究目的及研究?jī)?nèi)容

傳染病信息學(xué)作為管理和分析傳染病相關(guān)數(shù)據(jù)的一門(mén)新興學(xué)科，旨在發(fā)展收集、共享、報(bào)告、分析傳染病數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)，對(duì)傳染病領(lǐng)域的信息管理和分析問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為植物、動(dòng)物以及人類(lèi)傳染病的預(yù)防、監(jiān)測(cè)、處理傳染病提供數(shù)據(jù)和決策支持。因此，傳染病信息學(xué)的研究成果，不僅能夠應(yīng)對(duì)可能遭受的生物恐怖襲擊，還可以推動(dòng)公共衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的發(fā)展。

傳染病信息學(xué)的研究涉及多個(gè)學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容不但涉及管理信息系統(tǒng)、運(yùn)籌學(xué)、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、生物信息學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)，還涉及心急技術(shù)領(lǐng)域的多個(gè)分支，如數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、信息整合等。此外，傳染病信息學(xué)研究還直接涉及很多政策性課題，如部門(mén)內(nèi)部與部門(mén)之間的合作、數(shù)據(jù)權(quán)限控制盒數(shù)據(jù)所有權(quán)等。

由于信息需要在不同信息管理系統(tǒng)、不同地點(diǎn)之間達(dá)到共享和匯總，加之傳染病信息系統(tǒng)所需的基本功能為獲取、存儲(chǔ)和檢索信息，因此傳染病信息管理系統(tǒng)應(yīng)該通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分布的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用可共用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)共享協(xié)議。

傳染病信息學(xué)主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴數(shù)據(jù)共享和相關(guān)的激勵(lì)機(jī)制問(wèn)題，在傳染病信息管理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，需要給所有的數(shù)據(jù)提供商一定的激勵(lì)措施，保證在運(yùn)行中長(zhǎng)期共享傳染病信息；⑵與警報(bào)和數(shù)據(jù)傳播相關(guān)的問(wèn)題，即在什么情況下，向什么單位或個(gè)人發(fā)出什么類(lèi)型的警報(bào)信息；⑶與數(shù)據(jù)權(quán)限控制和數(shù)據(jù)所有權(quán)等相關(guān)的問(wèn)題，即誰(shuí)可以集中、讀寫(xiě)或者分發(fā)數(shù)據(jù)，誰(shuí)可以擁有數(shù)據(jù)庫(kù)和衍生數(shù)據(jù)；⑷與法律有關(guān)的問(wèn)題，很多與數(shù)據(jù)管理相關(guān)的法律、法規(guī)將直接影響傳染病信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作。

2傳染病信息學(xué)的主要核心技術(shù)

傳染病信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持所需的主要核心技術(shù)包括：數(shù)據(jù)導(dǎo)入和權(quán)限控制、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信傳輸、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入和權(quán)限控制。由于數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)保密性的要求，數(shù)據(jù)導(dǎo)入和權(quán)限控制在傳染病信息學(xué)應(yīng)用中尤為重要，并且對(duì)其有獨(dú)特的要求，數(shù)據(jù)導(dǎo)入和控制負(fù)責(zé)檢查基礎(chǔ)信息來(lái)源提供的數(shù)據(jù)可靠性和完整性，通過(guò)限制用戶(hù)接觸敏感數(shù)據(jù)來(lái)控制權(quán)限。在傳染病信息學(xué)的應(yīng)用中，用戶(hù)進(jìn)入權(quán)限有別于一個(gè)未授權(quán)過(guò)的用戶(hù)會(huì)被拒絕進(jìn)入一個(gè)特定的模塊這種簡(jiǎn)單的權(quán)限控制，例如，一個(gè)地方公共衛(wèi)生官員雖然可以進(jìn)入他管轄區(qū)收集的數(shù)據(jù)庫(kù)，但是卻不能再?zèng)]有授權(quán)的情況下進(jìn)入臨近管轄區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這種通過(guò)授權(quán)的方式以某種聚集的形式訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的途徑可以有效的保證傳染病信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。

2.2信息結(jié)構(gòu)和信息傳輸。目前我國(guó)幾乎所有的醫(yī)院都支持臨床和醫(yī)療行政管理，中信息傳輸?shù)闹鲗?dǎo)標(biāo)準(zhǔn)Health Level 7（（HL7），現(xiàn)在已經(jīng)升級(jí)到3.0版本，其功能更加靈活和強(qiáng)大。對(duì)于生物反恐和傳染病信息系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)系統(tǒng)間的通信力言，HL73.0版本的參考信息模式提供了必要的結(jié)構(gòu)，使信息通信含義清楚并維持了數(shù)據(jù)元素間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

2.3數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)統(tǒng)一疾病報(bào)告和監(jiān)測(cè)中的相關(guān)數(shù)據(jù)形式，促進(jìn)傳染病信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享至關(guān)重要。從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在保健和公共衛(wèi)生信息學(xué)中的應(yīng)用效果來(lái)看，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)雖然很大程度上減少了挖掘、聚合、理解數(shù)據(jù)時(shí)的問(wèn)題，但是也帶來(lái)了大量概念上的混亂和實(shí)施中的困難。我國(guó)自2004年也開(kāi)始了對(duì)公共衛(wèi)生信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)元標(biāo)準(zhǔn)和基本數(shù)據(jù)集的研究，并取得了很大進(jìn)展。

3傳染病信息學(xué)在癥狀監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

傳染病信息學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一就是癥狀監(jiān)測(cè)，近十年來(lái)，我國(guó)癥狀監(jiān)測(cè)在理論與實(shí)踐方面都取得了很大的進(jìn)展，其中評(píng)價(jià)癥狀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素為系統(tǒng)檢測(cè)疾病爆發(fā)或生物恐怖的有效性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、敏感性、及時(shí)性。傳統(tǒng)的癥狀監(jiān)測(cè)以實(shí)驗(yàn)室診斷為主，這樣疾病診斷過(guò)程就需要很長(zhǎng)時(shí)間，違背的癥狀監(jiān)測(cè)的及時(shí)性原則。癥狀監(jiān)測(cè)作為針對(duì)公共衛(wèi)生監(jiān)測(cè)早期一場(chǎng)癥狀專(zhuān)用數(shù)據(jù)的一整套連續(xù)的、系統(tǒng)的預(yù)警、分析和收集方法，可以對(duì)可能的傳染病和生物恐怖襲擊進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)向國(guó)家、地方一級(jí)醫(yī)院提供及時(shí)、有價(jià)值的信息，為公共衛(wèi)生反應(yīng)贏得時(shí)間。本節(jié)將從癥狀監(jiān)測(cè)的角度進(jìn)一步展開(kāi)傳染病信息學(xué)技術(shù)問(wèn)題的討論。

癥狀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以分為以下四個(gè)模塊⑴數(shù)據(jù)來(lái)源和采集，數(shù)據(jù)來(lái)源包括公共衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)結(jié)果、緊急醫(yī)療救助120電話(huà)記錄、企事業(yè)單位缺勤率、口罩衛(wèi)生紙等醫(yī)療用品的銷(xiāo)售量、藥店非處方藥銷(xiāo)售情況以及醫(yī)院急診室病人訪(fǎng)問(wèn)情況等。初步研究為評(píng)估數(shù)據(jù)的有效性，并研究它們?cè)诎Y狀監(jiān)測(cè)的信息特性化能力、及時(shí)性等方面的不同。收集數(shù)據(jù)需要安全水平較高的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；⑵癥狀分類(lèi)，目前大部分癥狀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用主訴作為數(shù)據(jù)的一個(gè)主要來(lái)源，很多基于信息檢索和文本處理的分類(lèi)方法，通過(guò)分類(lèi)可以幫助辨別疾病對(duì)公共衛(wèi)生的威脅程度；⑶數(shù)據(jù)分析和癥狀監(jiān)測(cè)，目前自動(dòng)數(shù)據(jù)分析與預(yù)警中常用的算法都是基于異常監(jiān)測(cè)的，包括人工智能方法和經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)方法，考慮到?jīng)]有一個(gè)單獨(dú)的算法可以覆蓋所有的可能情況，所有一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要利用一種以上的算法，量化從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中觀察到的傳染病暴發(fā)的可能性；⑷數(shù)據(jù)可視化，通過(guò)一個(gè)普適性的可視化環(huán)境，便于與用戶(hù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)果共享。

4結(jié)束語(yǔ)

傳染病信息學(xué)作為一門(mén)專(zhuān)門(mén)用來(lái)管理和分析傳染病相關(guān)數(shù)據(jù)的新興學(xué)科，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于癥狀監(jiān)測(cè)中，能夠及時(shí)的收集和分析數(shù)據(jù)，預(yù)診斷信息。對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析將是下一步研究熱點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

關(guān)鍵詞：櫻桃；CBF基因；克??；序列分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S662.503.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）10-0012-04

3結(jié)論

植物CBF/DREB類(lèi)基因在非生物逆境響應(yīng)

過(guò)程中具有重要功能。本研究成功克隆了櫻桃砧木吉塞拉6號(hào)CBF基因的全長(zhǎng)，并對(duì)其進(jìn)行序列和遺傳進(jìn)化分析。該試驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步研究櫻桃CBF基因的功能及冷誘導(dǎo)途徑奠定了基礎(chǔ)，也為該種櫻桃的抗寒能力研究和抗冷系育種提供了理論依據(jù)。

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第8篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

秦嶺火地塘林區(qū)外生菌根真菌的初步調(diào)查

觀賞植物菌根真菌多樣性研究進(jìn)展

生殖細(xì)胞早期發(fā)生與減數(shù)分裂啟動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制的研究進(jìn)展

節(jié)水灌溉制度對(duì)冬小麥品質(zhì)和產(chǎn)量的協(xié)同調(diào)控效應(yīng)

COⅠ基因不同片段在蘋(píng)果小卷葉蛾遺傳分化中的應(yīng)用研究

幾種蘋(píng)果矮化砧木的抗寒性研究

大白菜花青素含量及色差指標(biāo)相關(guān)性研究

蔬菜作物輪作對(duì)嫁接西瓜植株生理代謝與生長(zhǎng)的影響

條斑紫菜Rab1基因的克隆與生物信息學(xué)分析

n-3多不飽和脂肪酸脫氫酶基因fat-1在人肺癌細(xì)胞H460內(nèi)的表達(dá)

四種藥物對(duì)路氏錐蟲(chóng)的體外殺滅效果試驗(yàn)

魚(yú)腸道弧菌免疫檢測(cè)方法的研究

碳含量不同對(duì)ZrO_2-C復(fù)合材料抗保護(hù)渣侵蝕性能的影響

基于改進(jìn)的相似度判別的氣象傳真圖底圖去除方法

一種高效率的PFC無(wú)源無(wú)損緩沖電路

微芯片電泳分離和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)聯(lián)用的微型化體系的研究

青島農(nóng)大培育的旱地小麥新品種“青麥7號(hào)”畝產(chǎn)破600kg

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)引種繁育加拿大大海帶獲成功

叢枝菌根真菌對(duì)番茄植株內(nèi)源激素含量的影響

中國(guó)牡丹主栽培區(qū)根圍土壤中的叢枝菌根真菌的分離鑒定

花生組培苗嫁接技術(shù)的研究

青島農(nóng)大4個(gè)玉米新品種成功轉(zhuǎn)讓1500多萬(wàn)元

不同灌水處理對(duì)冬小麥產(chǎn)量品質(zhì)的影響

低溫脅迫對(duì)葡萄品種梅鹿輒和貝達(dá)活性氧代謝的影響

蘋(píng)果組織總RNA提取方法的比較研究

條件培養(yǎng)基對(duì)昆蟲(chóng)細(xì)胞BTI-Tn5B1-4及克隆株特性的影響

根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)卵寄生真菌蠟蚧菌(Lecanicilliumlecanii)產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶活性

熱應(yīng)激條件下小鼠組織HSP70基因表達(dá)譜的研究

拯救新城疫病毒LaSota株輔助質(zhì)粒的構(gòu)建

水貂生長(zhǎng)激素基因重組腺病毒的構(gòu)建

青島農(nóng)大召開(kāi)學(xué)科建設(shè)暨科技工作大會(huì)重獎(jiǎng)科技功臣

斑點(diǎn)叉尾鮰氣單胞菌的分離與鑒定

單養(yǎng)和混養(yǎng)模式下三角帆蚌養(yǎng)殖池晝夜塘溶氧波動(dòng)特征

基于MSP430F149的便攜式溫濕度監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)

圖像去噪的自適應(yīng)插值小波算法

基于組態(tài)王和PLC的電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

濱蒿內(nèi)酯的合成及其農(nóng)用生物活性研究

不同脂肪的降解和吸收規(guī)律及其對(duì)奶牛瘤胃pH和NH_3-N濃度的影響

兩種激素組合對(duì)小鼠超排的影響及其效果的比較

牙鲆外周血淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)及染色體制備條件的探討

氨氮和硫化氫對(duì)三疣梭子蟹幼體生長(zhǎng)和變態(tài)發(fā)育的影響

甘西鼠尾草提取物抗氧化活性的初步研究

無(wú)花果葉中抑菌活性成分—補(bǔ)骨脂素的研究

瓊脂混粉法的建立及其在植物葉片化感活性測(cè)定中的應(yīng)用

保護(hù)地蔬菜枯萎病生防菌的篩選

黃河三角洲水庫(kù)底泥中氮、磷特征及其與水體磷富營(yíng)養(yǎng)化關(guān)系

長(zhǎng)期定位施肥對(duì)冬小麥生育后期旗葉衰老性狀的影響

Ca2+參與GABA促進(jìn)白三葉種子萌發(fā)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

填閑作物對(duì)日光溫室土壤理化性狀及黃瓜產(chǎn)量的影響

蠟狀芽孢桿菌菌株TR2對(duì)氯氰菊酯降解作用的小區(qū)試驗(yàn)

溫室水培番茄樹(shù)光合特性的研究

青島市城陽(yáng)區(qū)主要綠化樹(shù)種滯塵效益研究

嗜熱側(cè)孢霉產(chǎn)CMCase液體發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化

第9篇：生物信息學(xué)研究進(jìn)展范文

【關(guān)鍵詞】生物信息學(xué) 宏基因組 高通量測(cè)序

宏基因組（Metagenome）是1998年由Handelsman等人正式提出，定義為特定生物環(huán)境中全部微生物遺傳物質(zhì)的總和。宏基因組學(xué)通過(guò)直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的遺傳物質(zhì)DNA，利用第二代測(cè)序技術(shù)，得到高通量宏基因組數(shù)據(jù)，并結(jié)合微生物基因組學(xué)的研究成果，分析環(huán)境樣品所包含的全部微生物的群落組成及其結(jié)構(gòu)功能。高通量宏基因組數(shù)據(jù)在基礎(chǔ)微生物學(xué)、水體、土壤、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域都顯示出了重要價(jià)值[1]。

1宏基因組學(xué)研究方法

宏基因組學(xué)的研究方法主要有：環(huán)境樣本的采集、宏基因組DNA的提取，高通量測(cè)序、所得序列的比對(duì)檢索分析，以及進(jìn)一步進(jìn)行微生物物種結(jié)構(gòu)和功能分析。其中，提取DNA要盡可能地提取出樣品中所以微生物的基因且保持基因片段的完整，目前的提取方法主要有直接裂解法和細(xì)胞提取法。隨著第二代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，宏基因組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點(diǎn)，一方面蘊(yùn)含更為豐富的環(huán)境微生物遺傳物質(zhì)信息，極大拓展了微生物學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面也為分析處理帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。

2宏基因組學(xué)的應(yīng)用

在短短幾年內(nèi)，高通量宏基因組數(shù)據(jù)研究已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，包括基礎(chǔ)微生物學(xué)、海洋學(xué)、土壤學(xué)、醫(yī)學(xué)等，并在醫(yī)藥、替代能源、環(huán)境修復(fù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、生物防御及倫理學(xué)等各方面顯示了重要的價(jià)值[2]。

2.1基礎(chǔ)微生物學(xué)研究

宏基因組為基礎(chǔ)微生物學(xué)研究打開(kāi)了新局面，得以快速準(zhǔn)確地探測(cè)新基因、發(fā)現(xiàn)新物種（如未知病原體等）以及準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)微生物群落的物種構(gòu)成及其功能結(jié)構(gòu)。由于自然界中大多數(shù)微生物物種及其生物量是未知的，其中大量微生物采樣困難、培養(yǎng)效率低下，這極大限制了傳統(tǒng)微生物學(xué)的研究與發(fā)展，而高通量宏基因組數(shù)據(jù)的產(chǎn)生則突破了這一束縛。通過(guò)分析高通量宏基因組數(shù)據(jù)，包括序列比對(duì)、De Novo組裝、GO分析等等技術(shù)，無(wú)需經(jīng)過(guò)提純培養(yǎng)，就能探測(cè)新基因、新物種，為微生物環(huán)境工程、疾病診斷治療奠定基礎(chǔ)。

2.2海洋學(xué)和土壤學(xué)研究

海洋和土壤中包含大量微生物，它們與生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切。目前通過(guò)采用土壤、海水等環(huán)境樣品，獲取高通量宏基因組數(shù)據(jù)，探測(cè)其中微生物的組成及功能分布，能夠?qū)?dǎo)致生態(tài)環(huán)境變化的因素有更深入的認(rèn)識(shí)。如利用來(lái)自海洋石油污染區(qū)的微生物高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析其微生物相對(duì)豐度，可以有效探測(cè)石油降解細(xì)菌及其生態(tài)關(guān)系網(wǎng)，為污染治理提供新思路。利用來(lái)自豆類(lèi)植物附近土壤測(cè)取的宏基因組數(shù)據(jù)，分析其中固氮菌含量及其關(guān)聯(lián)因素，有助于設(shè)計(jì)提高豆類(lèi)產(chǎn)量種植模式。高通量宏基因組數(shù)據(jù)為認(rèn)識(shí)復(fù)雜的微生物群落構(gòu)成及其功能提供了可能，且必將在研究生物多樣性和微生物環(huán)境工程中發(fā)揮重要作用[3]。

2.3醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域

高通量宏基因組數(shù)據(jù)在現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)中扮演著極其重要的角色，一方面通過(guò)疾病樣本的宏基因組分析，可以確定病原體或致病基因及其與其他因素之間的關(guān)聯(lián)，為疾病治療提供可能；另一方面利用宏基因組數(shù)據(jù)篩選在醫(yī)藥業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值的基因及其產(chǎn)物，促進(jìn)醫(yī)藥發(fā)展。如利用取自不同牙周炎病況病人口腔高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析處理得到各樣本微生物相對(duì)豐度數(shù)據(jù)，比較不同牙周炎病況下的微生物整體分布情況，揭示出牙周炎與口腔微生物群落的生物多樣性和關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間有顯著聯(lián)系。

3結(jié)語(yǔ)

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展，宏基因組分析已經(jīng)成為探索自然環(huán)境中微生物物種和功能組成的重要手段之一，是研究微生物群落的利器。宏基因組分析手段無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)過(guò)程，直接利用第二代高通量測(cè)序技術(shù)，快速產(chǎn)生成千上萬(wàn)的自然微生物DNA序列的短讀片。但是高通量宏基因組數(shù)據(jù)也給研究帶來(lái)挑戰(zhàn)。它呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點(diǎn)。此外，高通量測(cè)序技術(shù)的準(zhǔn)確率低于傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)，亟需完善的概率統(tǒng)計(jì)模型和有效的算法實(shí)現(xiàn)[4]。

在應(yīng)用前景方面，隨著組合生物合成技術(shù)和納米技術(shù)迅速發(fā)展，可以考慮將宏基因組學(xué)技術(shù)與之結(jié)合，利用納米技術(shù)人工合成由宏基因組學(xué)的方法探測(cè)所得新興基因，促進(jìn)天然活性產(chǎn)物的開(kāi)發(fā)及挖掘，進(jìn)一步促進(jìn)微生物工程的發(fā)展。

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