生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用

王嘯林

生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用

王嘯林

（沈陽師范大學(xué)遼寧沈陽110000）

目前，生命科學(xué)發(fā)展比較迅速，尤其是分子生物學(xué)模塊，其知識、技術(shù)的更新更為迅速。經(jīng)由人類基因組計劃的落實，相關(guān)人員在蛋白質(zhì)、DNA等方面取得了一定成就。同時，網(wǎng)絡(luò)以及計算機技術(shù)蓬勃發(fā)展，為生命科學(xué)帶來了新的發(fā)展動力，并由此形成了新的學(xué)科，即生物信息學(xué)。文章探討了生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用。

生物信息學(xué)；動物；遺傳；育種；應(yīng)用

如今，生物信息學(xué)發(fā)展態(tài)勢良好，其所涉及的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、種類也越來越多。但是在實際應(yīng)用過程中，亟需各種科學(xué)技術(shù)的使用，以便完好儲存序列信息，并為農(nóng)業(yè)、以及生物工程的發(fā)展帶來新活力。關(guān)于生物，其擁有的遺傳信息，通過對應(yīng)特征表現(xiàn)出來，在這一過程中，還會發(fā)生基因進化等操作。因此，在動物遺傳育種方面，生物信息學(xué)的使用是尤為重要的。

1 生物信息學(xué)概述

關(guān)于生物信息學(xué)，其主要操作途徑是分析蛋白質(zhì)、DNA的序列、以及結(jié)構(gòu)，進而了解生命進化、起源，以及發(fā)育、遺傳的內(nèi)涵，最終破解DNA序列存在的信息。針對生物學(xué)專家而言，其研究的內(nèi)容涉及以下幾點。第一，蛋白組、基因組學(xué)。對于蛋白組學(xué)，其是在專門的條件下，研究基因組蛋白質(zhì)類型、以及數(shù)量。通常而言，其研究所涉及的內(nèi)容包括以下幾點，比如蛋白組研究方法、研究技術(shù)、以及變化分析等。同時，對于不同動物而言，其蛋白質(zhì)存在一定的相同點，主要表現(xiàn)在功能、結(jié)構(gòu)兩方面，對此，可以通過已經(jīng)了解的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，預(yù)測未知同源基因情況[1]。對于基因組學(xué)，其研究對象是動物的整體遺傳構(gòu)成，在這一過程中，采用系統(tǒng)性研究手段，其涉及的內(nèi)容有基因組數(shù)據(jù)計算、管理、收集、解釋等，即破譯遺傳密碼。第二，生物數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序、新算法。隨著生物研究的不斷拓展，生物數(shù)據(jù)庫種類日益增多，其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。因而，使用自動化操作程序、創(chuàng)建科學(xué)的數(shù)據(jù)庫，是如今比較急迫的任務(wù)。具體而言，在分析基因圖譜、以及組裝基因序列時，都需要使用適宜的實驗技術(shù)，通過該類操作，可以更快的發(fā)現(xiàn)新的基因，并更準(zhǔn)確地預(yù)測基因作用。第三，研究疾病及藥物。在生物信息學(xué)領(lǐng)域，通過比對序列數(shù)據(jù)，可以完成生物模型分析任務(wù)，只要是基因序列方面，從而確定疾病基因。同時，利用生物學(xué)、遺傳學(xué)等方面的知識，可以找到對應(yīng)藥物，該技術(shù)的應(yīng)用，促進了制藥行業(yè)的發(fā)展。

2 生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用

2.1 創(chuàng)建基因組數(shù)據(jù)庫，促進良種繁育

通過生物信息學(xué)的利用，可以發(fā)現(xiàn)不同物種間的基因差距，并了解其功能基因同源性。在經(jīng)過一系列的分析、比較后，可以探究到經(jīng)濟動物基因，標(biāo)記對應(yīng)DNA基因，之后采用分子育種形式，可以大幅度提高育種效率、以及育種品質(zhì)。與此同時，相關(guān)研究人員要注意以下幾點內(nèi)容。首先，對于動物經(jīng)濟性狀而言，其由微效多基因控制。其次，在微效多基因中，存有主效基因，對此，可以采用同源性分析、以及序列對比等方式，在已有的基因庫中，找到其同源基因[2]。最后，基于上述研究基礎(chǔ)，創(chuàng)建對應(yīng)基因組數(shù)據(jù)庫，為動物品種優(yōu)化、以及改良做好準(zhǔn)備。

2.2 分析動物基因序列，研究其功能組

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，基因組測序技術(shù)的使用愈發(fā)頻繁。在這一過程中，也產(chǎn)生了許多序列數(shù)據(jù)，針對這些數(shù)據(jù)，對其結(jié)構(gòu)、序列、功能進行分析，加速了基因序列分析的進展，并促進了功能研究的進步，特別是關(guān)于異種動物基因組序，進行同源識別、以及同序列聯(lián)配操作，可以檢測基因組特征片段，從而發(fā)現(xiàn)其對應(yīng)功能[3]。例如，在對牛的基因進行測定時，可以全面檢測PRNP基因，并將其投入多態(tài)性分析，最終發(fā)現(xiàn)，該基因的存在與BSE性狀沒有關(guān)系。

2.3 測序基因組數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)動物生長發(fā)育

對于基因表達數(shù)量而言，其在不同組織內(nèi)，會呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)；此外，當(dāng)其處于同一組織下，由于生長發(fā)育階段不同、以及處于不同個體內(nèi)部，其基因種類、以及數(shù)量也是不一樣的。為此，在分化、發(fā)育、生長等不同的情況下，對于不同器官、組織而言，其所包含的基因關(guān)系呈現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)，此時，借助基因組圖譜分析、同源比較等手段，相關(guān)研究人員可以完成基因探究任務(wù)，尤其是處于不同階段以及呈現(xiàn)不同生理狀態(tài)的基因。此外，借助測序基因組數(shù)據(jù)，可以改善動物生長發(fā)育情況，并調(diào)節(jié)其生長發(fā)育途徑。

2.4 比較基因組學(xué)，研究生物分子進化

在生物學(xué)領(lǐng)域，依據(jù)DNA序列的不同，可以測定不同動物間的親緣關(guān)系。對此，相關(guān)研究人員通過比對完整基因組，可以得出一些參考數(shù)據(jù)，該類數(shù)據(jù)為雜交組合篩選、以及動物性狀選擇奠定了基礎(chǔ)。此外，借助比對不同物種基因，可以了解生物分子進化，進而探究動物基因起源，發(fā)現(xiàn)動物基因演變、進化等，最終完成動物品種優(yōu)化任務(wù)[4]。經(jīng)由多數(shù)人的研究，如今得出了一定實驗結(jié)果，比如，通過比對牛、人的基因圖譜，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部擁有些許保守部分。

2.5 設(shè)置種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，促進種群穩(wěn)定

如今，隨著人為因素的影響、以及自然環(huán)境的惡化，有許多動物都處于瀕危狀態(tài)，因此，保種已成為比較重要的工作。關(guān)于該項工作，其開展的目的是保存資源基因庫，進而穩(wěn)定種群。但是就實際情況而言，保種工作的進行，急需對應(yīng)的完整基因組，只有這樣，專家才可以借助生物信息技術(shù)的使用，落實種群基因組檢測工作，并發(fā)現(xiàn)新的基因，進一步擴建基因庫，保證保種工作的合理性、以及科學(xué)性。

3 小結(jié)

在現(xiàn)今的動物發(fā)展過程中，離不開生物信息學(xué)技術(shù)的使用。其不僅影響基因組數(shù)據(jù)庫的建立，還影響動物功能組的研究情況，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)生物生長發(fā)育途徑，促進其良好發(fā)育。同時，借助完整基因組的比對，有利于實現(xiàn)雜交組合篩選工作，并促進動物性狀的選擇。此外，種群保種工作的進行，也需要生物信息技術(shù)的利用。

[1]黃晶.淺析生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)民致富之友,2018(13):123.

[2]朱淼.論生物信息學(xué)在動物遺傳育種中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機,2018(23):84-85.

[3]葉琳,宗淵,曹東,等. Pinb基因啟動子生物信息學(xué)分析及載體構(gòu)建[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2017(4):34-39.

[4]苑洪霞,馮文武,孫振梅,等. PID1基因在白洗豬不同組織器官中的表達研究及生物信息學(xué)分析[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2018(7):83-87.

王嘯林(1998- )，男，漢族，山東濰坊人，本科，生物技術(shù)專業(yè)。

S813

C

2095-1205(2019)07-44-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.07.26