組學(xué)生物技術(shù)
——系統(tǒng)性揭示生命活動(dòng)奧秘

趙圣國(guó)

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

生物體生命活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的、系統(tǒng)性的過(guò)程，是宏觀與微觀、環(huán)境與機(jī)體、時(shí)間與空間的綜合作用結(jié)果。動(dòng)植物的生命活動(dòng)是機(jī)體的整體活動(dòng)，隨著研究的深入，科學(xué)家已經(jīng)從器官、組織、細(xì)胞水平研究，進(jìn)入核酸、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)水平研究。微生物的生命活動(dòng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，每個(gè)細(xì)胞可以構(gòu)成獨(dú)立生命單元，進(jìn)行生長(zhǎng)、繁殖和發(fā)揮功能，但是微生態(tài)研究常從整體上探討微生物功能。隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，生物學(xué)家從縱向研究的角度，圍繞某個(gè)生物表型或功能，解釋了發(fā)揮作用的細(xì)胞、功能基因、調(diào)控基因、信號(hào)分子、修飾分子等，為揭示生命活動(dòng)提供了大量可靠的科學(xué)證據(jù)。然而，生物體作為復(fù)雜的機(jī)體，往往不是幾個(gè)基因就能解釋某個(gè)功能與變化。因此，采用系統(tǒng)生物學(xué)思維，來(lái)研究生物體系統(tǒng)組成成分的構(gòu)成與相互關(guān)系的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)與發(fā)生規(guī)律，將有助于從整體上理解生命活動(dòng)。

組學(xué)是系統(tǒng)生物學(xué)的重要組成內(nèi)容，包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、表型組學(xué)、微生物組學(xué)等，旨在從整體上揭示生命活動(dòng)規(guī)律，促進(jìn)對(duì)復(fù)雜生物體的整體認(rèn)識(shí)。隨著高通量測(cè)序技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)的快速發(fā)展，近年來(lái)組學(xué)生物技術(shù)被越來(lái)越多的用于生命科學(xué)研究，已經(jīng)成為引領(lǐng)生命科學(xué)前沿的突破性技術(shù)。組學(xué)技術(shù)通常不進(jìn)行任何試驗(yàn)假設(shè)，針對(duì)某一表型、功能或疾病，從眾多的生物大分子中篩選出相關(guān)聯(lián)的或發(fā)揮作用的重要基因、蛋白質(zhì)或代謝物等，從而為后續(xù)分子生物學(xué)研究提供靶標(biāo)或方向。組學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就在于從整體上、眾多因素中，找到了發(fā)揮作用的重要分子，避免了“盲人摸象”式的科研結(jié)論偏差。

組學(xué)生物技術(shù)涵蓋生物試驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣品采集與處理、基因或蛋白等分子的提取與檢測(cè)、大數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)等流程內(nèi)容，既涉及生物試驗(yàn)，又涉及生物信息分析，并且生物信息分析的影響或作用更為突出。隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，新的算法不斷出現(xiàn)，流程搭建越來(lái)越成熟，可視化展示逐步完善，有力提高了組學(xué)結(jié)果的易理解性，大大加快了組學(xué)技術(shù)的在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用速度。

組學(xué)生物技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、生物學(xué)、微生物學(xué)等領(lǐng)域積累了大量的研究成果，為認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)規(guī)律、維護(hù)人體健康、促進(jìn)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展等起到了重要作用。相信將來(lái)，隨著組學(xué)技術(shù)不斷完善，在這些領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)“遍地開(kāi)花”。

本期“組學(xué)生物技術(shù)”?？M織了國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期從事組學(xué)生物技術(shù)研究的團(tuán)隊(duì)與專家，介紹了不同組學(xué)技術(shù)的原理與方法，展示了組學(xué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究成果，創(chuàng)新性明顯，研究成果前沿性突出。希望本專刊內(nèi)容對(duì)從事相關(guān)領(lǐng)域研究的研究學(xué)者、學(xué)生和企業(yè)技術(shù)人員有參考價(jià)值。特別希望有志之士能不斷完善組學(xué)生物技術(shù)方法，也特別歡迎更多學(xué)者將組學(xué)技術(shù)應(yīng)用到自己的生命科學(xué)研究之中，讓組學(xué)結(jié)出更多的碩果。