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1、第32卷第3期水生生物学报Vol.32,No.32008年5月ACTAHYDROBIOLOGICASINICAMay,2008综述鱼类基因数据库与生物信息学在鱼类基因开发上的应用贝锦新张勇李文笙刘晓春林浩然(中山大学水生经济动物研究所,广州510275)APPLICATIONOFGENOMEDATABASESANDBIOINFORMATICSINEXPLORATIONFORFISHGENESBEIJin2Xin,ZHANGYong,LIWen2Sheng,LIUXiao2ChunandLINHao2Ran(InstituteofAquaticEconomicAnimal
2、s,SunYat2Sen(Zhongshan)University,Guangzhou510275)关键词:鱼类基因组;同线性分析;同源比对;基因开发Keywords:Fishgenome;Conservationofsynteny;Homologysearch;Datamining中图分类号:Q78文献标识码:A文章编号:100023207(2008)0320387206近十年来,随着分子生物学技术的发展,各国际组织间的物信息学结合分子生物学的手段,发掘鱼类以及其他生物基合作研究使得资源基因组计划得以普遍实施。各种动物、植物因组数据库中的关键信息,开发并研究鱼类重要的
3、功能基因,基因组数据库均在互联网上陆续发布,生物信息量随之迅猛增使得我国在这一领域能够有创新性的成果。为此,本文综述长,然而如何利用并发掘这些数据蕴涵的宝藏,从中提取解释生了目前鱼类基因组数据库的研究现状,并结合例子介绍利用命个体生长发育、免疫调节以及病害控制等机理的宝贵信息,已这些数据库进行基因开发的几种方法。成为人类所面临的巨大挑战。因此,以获取、加工、储存、分配、1鱼类基因公共数据库资源分析和解读生物信息为手段,综合运用数学、计算机科学和生物[1]学工具的交叉学科———生物信息学由此诞生。也正是依靠111斑马鱼(Daniorerio,zebrafish)生物信息学
4、的辅助,人类基因组计划最终在2003年基本完成,斑马鱼隶属鲤形目(Cypriniformes)鲤科,由于个体小、周基因组序列数据的拼接和组装也陆续完善。期产卵且产卵周期短、产卵量高、卵大、体外受精、胚胎透明、各种鱼类大约占据了50%的脊椎动物种类,有着长远的体外发育、胚胎早期发育快和易于大量获得样品等独有的特[2]进化史。因此,利用这些丰富的鱼类资源,研究与系统发育点而成为目前世界公认的模式脊椎动物之一。单倍体斑马36和进化相关的种间保守或者特异的遗传和分子机制就显得相鱼基因组由25条染色体组成,含有117×10Mb(1Mb=10个[4]当重要。但相对于高等脊椎动物而言
5、,鱼类的分子生物学研碱基对或bp),大约为哺乳类基因组大小的二分之一。究比较滞后。在鱼类基因开发过程中,大部分是通过不同鱼2001年2月开始,英国Sanger研究所开始了斑马鱼全基因组类或者是其他高阶元物种的基因序列同源性,设计简并引物测序工作;主要通过BAC(Bacterialartificialchromosome)、PAC进行目的片段扩增;或者通过表达序列标签(Expressedse2(P12derivedartificialchromosome)文库的克隆测序和拼接,以quencetags,EST)数据库发现并筛选鱼类功能基因。随着鱼类及基因组鸟枪法测序(Who
6、legenomeshotgunsequencing)和组的基因组全序列测序拼接工作的不断完善,通过生物信息学装两种策略。目前,该研究所和国际同行已经测序并拼接了3和分子生物学的方法,新的鱼类功能基因逐渐被发现,这种技6653条DNA片段,包含碱基约116×10Mb(参照:http://术路线采用了反向生物学的原理,即从基因到蛋白质再到功www1sanger1ac1uk/Projects/D2rerio/)。许多不同的服务器都[3]能研究的途径来发现新的生物活性分子。国外科学家已经提供了最新的斑马鱼基因组序列拼接数据,并能进行下载和筛选到一批与发育、生殖及免疫相关的功能基
7、因,而国内对于比对(表1)。同时,以美国华盛顿大学为代表的许多研究所鱼类新功能基因的开发研究起步较晚,因此,我们应当运用生也进行了不同规模的EST测序工作,这些丰富的斑马鱼EST收稿日期:2006210225;修订日期:2007206207基金项目:国家重点基础研究发展计划(编号:2006CB101805)资助作者简介:贝锦新(1977—),男,广东揭西人;博士;主要从事鱼类分子免疫学研究。E2mail:beijinxin@hotmail.com通讯作者:林浩然,E2mail:lsslhr@mail.sysu.edu.cn;Tel:020
