华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集二 等 奖 作 品基 因 组 图 谱 库 GDB、 转 录 因 子 和 结 合 位 点 库 TRANSFAC、 蛋 白 质 结 构 家 族 分 类 库 SCOP等 等 。 另 外 , 除 了 上 述 生 物 信 息 数 据 库 外 , 还 出 现 了 专 门 收 集 现 有 生 物 信 息 数 据 库 目 录的 数 据 库 。 法 国 生 物 信 息 研 究 中 心 Infobiogen 生 物 信 息 数 据 库 目 录 DBCAT( 万 跃 华 等 ,2002)。2.2 水 稻 生 物 信 息 数 据 库目 前 , 美 国 的 Gramene 网 站 (http://www.gramene.org/) 和 日 本 的 Oryzabase 网 站(http://www.shigen.nig.ac.jp/rice/oryzabase/top/top.jsp) 相 继 建 立 了 水 稻 数 据 库 , 对 已 发 现的 水 稻 基 因 进 行 收 集 、 整 理 和 公 布 。 截 至 2009 年 3 月 ,Gramene 报 道 了 2713 个 水 稻 基因 和 8648 个 水 稻 数 量 性 状 座 位 (quantitative trait loci,QTL)。 截 至 2011 年 10 月 ,Oryzabase公 布 了 4365 个 水 稻 突 变 体 和 相 关 基 因 。 这 些 水 稻 基 因 数 据 的 集 中 发 布 , 对 国 内 外 的 水 稻科 研 人 员 了 解 和 利 用 当 今 水 稻 生 物 学 研 究 成 果 提 供 了 捷 径 。 但 是 , 由 于 这 两 个 水 稻 基 因库 语 言 均 为 英 文 且 所 在 网 站 的 服 务 器 在 国 外 , 在 国 内 没 有 镜 像 站 点 , 国 内 用 户 在 访 问 时存 在 一 定 困 难 ( 鄂 志 国 等 ,2006)。2005 年 , 以 国 家 水 稻 数 据 中 心 为 数 据 平 台 的 水 稻 基 因 数 据 库 信 息 系 统 开 始 建 立 , 成为 国 内 第 一 个 正 式 系 统 地 介 绍 国 内 外 科 学 家 所 定 位 或 克 隆 的 水 稻 基 因 数 据 库(http://www.ricedata.cn/gene/)。 在 国 家 科 技 基 础 条 件 平 台 建 设 项 目 的 资 助 下 , 中 国 农 业科 学 院 作 物 科 学 研 究 所 和 中 国 水 稻 研 究 所 提 出 并 主 持 了 水 稻 基 因 数 据 库 的 构 建 工 作 。 截至 2008 年 12 月 , 已 累 计 完 成 800 多 份 水 稻 基 因 数 据 的 收 录 工 作 。 基 因 数 据 主 要 来 自 国内 外 已 公 开 发 表 的 研 究 结 果 , 相 当 一 部 分 来 自 Gramene 网 站 或 Oryzabase 网 站 公 布 的 研究 结 果 , 但 同 时 注 意 收 集 我 国 科 学 家 定 位 或 克 隆 的 水 稻 基 因 , 例 如 , 水 稻 生 物 学 国 家 重点 实 验 室 合 作 克 隆 的 4 个 水 稻 基 因 : 与 分 蘖 相 关 的 基 因 MOC1、 糊 化 温 度 基 因 ALK、 脆茎 基 因 BC1、 与 穗 粒 数 相 关 的 基 因 Gn1a 以 及 华 中 农 业 大 学 克 隆 的 抗 白 叶 枯 病 基 因 Xa26等 。 另 外 也 注 重 收 集 录 入 水 稻 育 种 的 直 接 目 标 基 因 , 如 抗 病 基 因 、 抗 虫 基 因 、 与 产 量 和米 质 有 关 的 基 因 等 ( 鄂 志 国 等 ,2006)。 此 外 , 国 内 还 分 别 构 建 了 水 稻 矮 缩 病 毒 基 因 组 数据 库 ( 王 建 民 等 ,2001)、 中 国 主 栽 水 稻 品 种 微 卫 星 标 记 数 据 库 ( 庄 杰 云 等 ,2006) 等 水稻 生 物 信 息 数 据 库 。现 有 的 水 稻 生 物 信 息 数 据 库 资 源 丰 富 ( 表 1), 生 物 数 据 库 的 容 量 不 断 增 大 。 利 用 现有 的 网 络 资 源 在 分 离 水 稻 新 基 因 、 水 稻 基 因 组 分 析 、 基 因 功 能 注 释 及 调 控 的 研 究 中 将 发挥 巨 大 作 用 ( 朱 永 生 等 ,2002)。表 1 水 稻 生 物 信 息 数 据 库Name 名 称 网 址Genbank 核 酸 序 列 数 据 库 ( 美 国 ) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/EMBL 核 酸 序 列 数 据 库 ( 欧 洲 ) http://www.ebi.ac.uk/embl/DDBJ 核 酸 序 列 数 据 库 ( 日 本 ) http://www.ddbj.nig.ac.jp/165
华 南 农 业 大 学 农 学 院 第 三 届 综 述 大 赛 获 奖 作 品 论 文 集二 等 奖 作 品( 接 表 1)Name 名 称 网 址PDB 生 物 大 分 子 结 构 数 据 库 http://www.rcsb.org/pdb/UniProt 联 合 蛋 白 质 序 列 数 据 库 http://www.uniprot.org/TAIR DB 拟 南 芥 信 息 数 据 库 http://www.arabidopsis.org/RGP 日 本 水 稻 基 因 组 数 据 库 http://rgp.dna.affrc.go.jp/Gramene 作 物 基 因 组 比 对 网 站 http://www.gramene.org/Oryzabase 集 成 水 稻 资 源 数 据 库 http://www.shigen.nig.ac.jp/rice/oryzabase/RiceData 水 稻 基 因 数 据 库 http://www.ricedata.cn/gene/NCRG 中 国 科 学 院 国 家 基 因 研 究 中 心 http://www.ncgr.ac.cn/RISE 水 稻 信 息 系 统 http://rice.genomics.org.cn/rice/index2.jsp3 序 列 比 对序 列 比 对 (sequence alignment) 是 指 根 据 特 定 的 计 分 规 则 , 两 个 或 多 个 符 号 序 列 按位 置 比 较 后 排 列 , 尽 可 能 反 映 序 列 间 的 相 似 性 的 过 程 ( 许 忠 能 ,2008)。 序 列 比 对 作 为 生物 信 息 学 的 主 要 研 究 领 域 之 一 , 其 基 本 问 题 是 比 较 两 个 或 两 个 以 上 符 号 序 列 的 不 相 似 性或 相 似 性 ( 李 大 卫 ,2011)。序 列 比 对 能 够 通 过 适 当 的 空 位 插 入 来 模 拟 生 物 分 子 进 化 过 程 中 的 突 变 现 象 , 寻 找 保守 区 域 , 以 反 映 它 们 间 的 进 化 关 系 , 为 两 个 或 多 个 序 列 的 残 基 之 间 的 相 互 关 系 提 供 了 一个 非 常 明 确 的 关 系 图 谱 ( 张 敏 ,2004)。 其 作 用 有 : 同 源 性 的 判 断 、 相 似 性 的 搜 索 、 功 能区 的 预 测 、 基 因 突 变 的 判 断 、 复 制 区 域 的 判 断 等 。 在 分 子 生 物 学 中 , 序 列 之 间 的 相 似 性是 多 方 面 的 , 可 能 是 序 列 之 间 的 相 似 , 可 能 是 结 构 的 相 似 , 也 可 能 是 功 能 的 相 似 。 一 个普 遍 的 规 律 是 序 列 决 定 结 构 , 结 构 决 定 功 能 。 研 究 序 列 相 似 性 的 目 的 之 一 是 通 过 相 似 的序 列 得 到 相 似 的 结 构 或 相 似 的 功 能 , 另 一 个 目 的 是 通 过 序 列 的 相 似 性 , 判 别 序 列 之 间 的同 源 性 , 推 测 序 列 之 间 的 进 化 关 系 ( 杨 洁 等 ,2011)。序 列 比 对 类 型 可 以 从 两 个 不 同 角 度 来 划 分 : 一 是 比 对 范 围 , 可 分 为 只 考 虑 部 分 区 域相 似 性 的 局 部 比 对 (local alignment) 和 从 头 到 尾 全 程 比 较 的 全 局 比 对 (global alignment);另 一 个 是 序 列 个 数 , 序 列 比 对 可 分 为 两 序 列 比 对 和 多 序 列 比 对 ( 李 大 卫 ,2011)。3.1 局 部 比 对 和 全 局 比 对 的 两 序 列 比 对 算 法两 序 列 比 对 的 一 个 主 要 目 的 是 进 行 数 据 库 相 似 性 搜 索 。 两 序 列 比 对 的 经 典 方 法 是 动态 规 划 (dynamic programming) 法 。 动 态 规 划 是 综 合 运 用 分 级 决 策 方 法 和 最 优 化 原 理 而形 成 的 数 学 方 法 , 它 将 一 个 复 杂 问 题 划 分 为 若 干 个 关 联 的 子 问 题 , 找 出 子 问 题 的 最 优 解 ,进 而 得 出 原 来 复 杂 问 题 的 最 优 解 。 两 序 列 比 对 的 动 态 规 划 法 有 全 局 比 对 和 局 部 比 对 两 种 。全 局 比 对 动 态 规 划 法 是 Needle 和 Wunsch 于 1970 年 提 出 的 , 是 生 物 信 息 学 的 基 础 算法 之 一 , 它 可 以 得 到 全 局 最 优 的 比 对 结 果 。 区 别 于 全 局 比 对 算 法 , 局 部 比 对 算 法 所 要 寻166
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