生物信息学在农学领域中应用论文
玉米谷氨酰胺合成酶基因家族的生物信息学分析_冯万军
利用拟南芥 TAIR 数据库(http://www.arabidopsis. org/)和水稻 RAP 数据库(http://rapdb.dna.affrc.go.jp/) 以及 NCBI 数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)通过 基因查找和 Blast 序列比对，最终找出拟南芥、水稻 和玉米中所有 GS 基因序列并编号。 1.2.2 玉米 GS 基因的氨基酸序列属性分析
收稿日期：2014-11-15 基金项目：山西农业大学博士启动基金(2013YJ07)、山西农业大学
科技创新基金(2014020) 作者简介：冯万军，男，博士，讲师，研究方向为玉米发育生物学。
E-mail：fengwj123-123@163.com 邢国芳为本文通讯作者。 E-mail：xingguofang9596@sina.com
在转录后水平上，谷氨酰胺合成酶基因的表达也会 受到一定的调控，可能因为谷氨酰胺合成酶基因的 3`非编码区影响转录本的稳定性[13, 14]。在翻译后水 平上，GS 蛋白也会发生修饰，包括磷酸化、氧化和硝 酸化等，研究发现，14-3-3 蛋白可以造成 GS 的磷酸 化进而影响 GS 的活性[15, 。 16]
科研导向的农学类专业生物信息学教学内容改革
科研导向的农学类专业生物信息学教学内容改革
Teaching Content’s Reform of Bioinformatics in Agricultural Science Specialty from Scientific Research Orientation CHEN Zhixiong1，WANG Shaokui1，LI Yajuan2
（1.College of Agriculture，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong *****；2.Center of Experimental Teaching for Commom Basic Courses，South China Agricultureal University，Guangzhou，Guangdong *****）Abstract Bioinformatics is a comprehensive discipline formed by life sciences，computer science and statistics，which is widely used in scientific research in the life field. This paper summarized the curriculum of agronomy majors，the backg round of students’ knowledge and the hotspots of agricultural science research. The setting of functional modular teaching content was proposed on the basis of the necessary theoretical basic knowledge during the teaching process of bioinformatics course. The knowledge points of each chapter would be redistributed，reorganized and integrated in different functional modular teaching content. The setting of functional modular teaching content aimed to improve the ability of agronomy students to analyze and solve problems，adapt to the agricultural science research in the postgenome era，and meet the needs of modern society for innovative agricultural talents.
农业院校生物信息学教学模式探索
农业院校生物信息学教学模式探索
作者：姚正培，张桦，代培红，夏木斯亚
来源：《教育教学论坛》 2014年第20期
姚正培，张桦，代培红，夏木斯亚
（新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐830052）
摘要：生物信息学是一门由生命科学、数学和计算机科学相互渗透形成的新型交叉学科，
其发展迅速、应用性强，已成为生命科学研究者强有力的辅助工具。生物信息学课程在农业院
校相关专业中的地位日益提高。本文作者结合自身教学实践探索，针对生物信息学课程教学中
存在的无合适教材、网络资料繁杂、教学内容陈旧、教学手段单一、考核模式简单等问题，从
课程的教学内容、教学方法、考核办法等方面进行了论述，旨在为农业院校开展生物信息学课
程建设奠定基础。
关键词：生物信息学；教学模式；探索
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0214-02
生物信息学是一门由生命科学、数学和计算机科学相互渗透形成的新型交叉学科，它利用
各种计算机软件、生物学工具及互联网技术对生命科学研究中产生的各种生物数据进行存储、
加工及分析，从而达到理解数据中的生物学含义的目标[1-3]。当前，生物信息学已经成为生物、医学、农学、遗传学、细胞学等生命领域各学科发展的强大推动力量，已成为生命科学研究者
强有力的辅助工具。近年来，随着分子生物学在动物植物育种、遗传资源创新、品种改良、病
虫害防治等农业方面的应用，生物信息学作为一种实用、高效的手段被充分利用。《生物信息学》课程也相应地被列入各农业院校大学生教学计划。新疆农业大学根据学校专业发展现状及
生物信息学在农学研究领域中的应用
Hale Waihona Puke Baidu
： Ｆ Ｉ Ｊ
生 物 信 息 学 在 农 学 研 究 领 域 中 的 应 用
陈 蕾
（ 曲阜 师 范 大 学 生命 科 学 学 院 ， 东 曲阜 山 摘 要 ： 文 综 合 叙 述 了 生物 信 息 学对 农 业科 学 研 究 的 本 影 响 ， 绍 了生 物 信 息 学在 农 业 模 式 植 物 、 质 资 源 优 化 、 介 种 农 药 的设 计 开 发 、 物 遗 传 育 种 、 态环 境 、 品 安 全 等研 究 领 作 生 食 域 的应 用概 况 ， 述 了 生 物信 息 学 为农 业发 展 服 务 的 意 义 。 阐 关 键 词 ： 物 信 息 学 农 业研 究领 域 应 用 生 “ 生物 信息 学 ” 英 文 单 词 “ ｉｉ ｏｍ ｔｓ 的 中 文译 名 ． 是 Ｂｏ ｆｒ ａｉ ” ｎ ｃ 其 概 念 是 １ ５ 年 在 美 国 田 纳 西 州 Ｇ ｔｎ ｕｇ 开 的 “ 物 学 中 的 ９６ ａ ｉ ｒ召 ｌｂ 生 信 息 理 论 ” 论 会 上 首 次 被 提 出 的 【， 美 国学 者 Ｌｍ在 １９ 讨 －由 ｝ ｉ ９１ 年 发 表 的 文 章 巾首 次 使 用 。生 物 信 息 学 自产 生 以 来 ． 致 经 大 历 了 前 基 因 组 时 代 、 冈 组 时 代 和 后 基 因组 时 代 三 个 发 展 阶 基 段 Ｊ ０ ３ ４ １ 。２ ０ 年 月 ４日， 围人 类 基 因 组 研 究 项 目首 席 科 学 家 美 Ｃ ｌ ｎ 博 士 在 华 盛 顿 隆 重 宜 布 人 类 基 因 组 计 划 （ ｍａ ｏｌ ｓＦ ｉ Ｈｕ ｎ Ｇ ｎｍｅ ｒ ｅｔＨＧ ） 所 有 目标 全 部 实 现 。这 标 志 着 后 基 ｅ ｏ ｏ ｃ， Ｐ 的 Ｐｊ 因 组 时 代 （ｏｔ ｅｏ ｒ，Ｇ 的 来 临 ， 生 命 科 学 史 中 又 Ｐ ｓＧ ｎｍｅ ａＰ Ｅ） Ｅ 是 个里 程 碑 。 物 信 息 学作 为２ 世 纪 生 物 技 术 的核 心 ， 经 成 生 １ 已 为现 代 生 命 科 学 研 究 中重 要 的 组 成 部 分 。 究 基 因 、 白质 和 研 蛋 生命 ， 研 究 成 果 必 将 深 刻 地 影 响 农业 。 文 重 点 阐 述 生 物 信 其 本 息 学 在 农 业 模 式 植 物 、 质 资 源 优 化 、 药 的设 计 开 发 、 物 种 农 作 遗 传 育 种 、 态 环 境 改 善 等 方 面 的 最新 研究 进展 生 １生 物 信 息 学 在 农 业 模 式 植 物研 究领 域 中 的应 用 ． ｌ９ 年 ５ 美 国 启 动 国 家 植 物 基 因 组 计 划 （ Ｐ Ｉ． ９７ 月 Ｎ Ｇ ） 旨在 绘 出 包 括 玉 米 、 豆 、 麦 、 麦 、 梁 、 稻 、 花 、 红 柿 和 松 大 小 大 高 水 棉 西 树 等 十多种 具 有 经 济 价 值 的 关 键 植 物 的基 因 图谱 。 国 家植 物 基 因组 计 划 是 与 人类 基 因组 工 程 （ Ｇ ） 行 的庞 大工 程 …。 Ｈ Ｐ并 近 年 来 ， 过 各 国科 学 家 的通 力 合作 ， 物 基 冈 组研 究 取 得 了 重 通 植 大 进 展 ， 南 芥 、 稻 等 模 式 植 物 已完 成 了 全 基 因 组测 序 。 人 拟 水 们 可 以 使 肘 生 物 信 息 学 的 方 法 系统 地 研 究 这 些 重 要 农 作 物 的 基 因表 达 、 白质 互 作 、 白质 和 核 酸 的定 位 、 谢 物 及 其 调 蛋 蛋 代 节 网 络 等 ， 而 从 分 子 水 平 上 了 解 细 胞 的 结 构 和 功 能 。 目前 从 已 经 建 立 的 农 作 物 生 物 信 息 学 数 据 库 研 究 平 台有 植 物 转 录 本 （Ａ） 合 数 据 库Ｔ Ｇ 植 物 核 酸 序 列 数 据 库 Ｐａｔ Ｄ 研 究 Ｔ 集 Ｉ Ｒ、 ｌｎＧ Ｂ、 玉米 遗 传 学 和基 因组 学 的 Ｍ ｚＧ Ｂ ａｅ Ｄ 数据 库 、研 究 草 类 和 水 稻 的 Ｇａ ｅｅ 据 库 、 究 马 铃 薯 的Ｐ Ｍａ ｏ 据 库 ， 等 。 ｒｍ ｎ 数 研 ｏ Ｍ数 等 ２ 生物 信 息 学 在 种 质 资 源 保 存 研 究 领 域 中 的 应 用 ． 种 质 资 源 是 农 业 生 产 的重 要 资 源 ．它包 括 许 多 农 艺 性 状 （ 如抗 病 、 量 、 质 、 境 适 应 性 基 因 等 ） 产 品 环 的等 位 基 因 。 物 种 植 质 资 源 库 是 指 以 植 物 种 质 资 源 为 保 护 对 象 的 保 存 设 施 。至 １９ 年 ， 世 界 已 建 成 了 １０ 余 座 植 物 种 质 资 源 库 ， 我 国也 ９６ 全 ３０ 在 已建 成 ３ 多 座 作 物 种 质 资 源 库 种 质 入 库 保 存 类 型 也 从 单 一 ０
农业信息技术论文(二)
农业信息技术论文（二）引言概述：
在当前信息技术飞速发展的时代背景下，农业信息技术的应用对于农业产业的发展具有重要意义。本文将从五个方面深入探讨农业信息技术的应用，包括智能农业管理系统、农业数据分析与决策支持、物联网在农业中的应用、精准农业技术及农业信息技术在农产品质量安全监管中的应用。
正文：
1. 智能农业管理系统
1.1 传感器技术在农业中的应用
1.2 农业物联网系统的建设与应用
1.3 农作物生长环境监测与控制
1.4 自动化农业机械与设备的应用
1.5 农业信息系统与管理平台的建设
2. 农业数据分析与决策支持
2.1 农业大数据的采集与处理
2.2 数据挖掘在农业中的应用
2.3 人工智能在农业决策中的应用
2.4 农业预测与模拟技术
2.5 农业产业链的数据分析与优化
3. 物联网在农业中的应用
3.1 农业物联网平台的搭建与应用
3.2 农业物联网技术在农作物种植中的应用
3.3 物联网技术在农畜产品追溯中的应用
3.4 农业物联网安全与隐私保护
3.5 农业物联网技术在农产品流通中的应用
4. 精准农业技术
4.1 农业遥感技术在农作物监测中的应用
4.2 GPS技术在农机作业中的应用
4.3 农业无人机技术的发展与应用
4.4 农业地理信息系统的构建与应用
4.5 空间变异性管理在农业中的应用
5. 农业信息技术在农产品质量安全监管中的应用
5.1 农产品质量安全溯源体系的建设与应用
5.2 农产品质量安全监测方法与技术
5.3 农产品质量安全追踪与监控系统
5.4 信息技术在农产品质量检测中的应用
5.5 农产品质量安全风险评估与防控措施
水稻dirigent基因家族生物信息学分析
２ ０ １ ３ 年 ４月
湖南 农业 大 学学 报 （ 自然科 学 版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｎ ａ ｎ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
摘 要 ：利用现有的水稻生物信息资源 ， 共鉴定出了 ５ ３ 个水稻 ｄ ｉ ｉ ｒ ｇ ｅ ｎ ｔ （ Ｏ ｓ Ｄ Ｉ Ｒ ） 基因，它们分布在 ８ 条水稻染色
体上 ；基 因结构分析显示 ，有 ３ ２个 Ｏ ｓ ＤＩ Ｒ基因不含 内含子 ，占总数 的 ６ ０ ． ４ ％；保守功能 区域预测表 源自文库 ，Ｏ ｓ ＤＩ Ｒ 基 因至少含有 １ 个保守 的 ＤＩ Ｒ功能域 ；模块预测显示 ，水稻 ＤＩ Ｒ蛋 白拥有 至少 １ ０个大小不 同的保守模块 ，且不 同模块在基 因家族成员 中出现 的频率有较大 的差异 ； 蛋 白序列 比对表 明，该基因家族蛋 白保守序列均位 于 Ｄ Ｉ Ｒ功
能域 内；蛋 白功能预测表 明，大多数 Ｏｓ ＤＩ Ｒ蛋 白为稳定 的疏 水性蛋 白，表达于大多数细胞器 中，且在 细胞壁 中表
达最为丰富 ； 同源基 因分子遗传进化分析表 明， Ｏ ｓ Ｄ Ｉ Ｒ基 因可分为 ５个亚类 ， 功能域片段与基 因的复制特 征表明 ，
Ｏ ｓ ＤＩ Ｒ基 因可能起源于共 同的祖先（ 基 因） 。
农学专业生物信息学课程教学改革探析
切 需要 学 习与 自身专 业 紧 密相关 的生物 信 息 学 知识 。 因此 ， 根据 农 学专 业 的特 点 ， 开设 农学 生物 信 息学 课程 十 分 必要 。
１ 农 学 专 业 生 物 信 息 学 课 程 教 学 中 存 在 的 问题
生 物信 息 学 是 生 物 学 与计 算 机 科 学 交 叉 的学 科 ， 要 主
络版 教 材 （ 浙 江大 学 樊龙 江博 士 编 写 的 网络 版 《 如 生物 信 息
是 对数 据进 行 储存 、 提取 和 分析 ， 生命 科 学 前沿 的 研 究领 是
域 之 一 。 着基 因组 学 的 飞速 发 展 ， 方 法 、 随 新 新技 术 不断 涌 现 ， 命 科学 的研 究方 法 与手 段 也 随 之 发 生 了 革命 性 的 变 生 革 。 生 命科 学 研 究方 法与 手 段 变革 的 过程 中 ， 在 生物 信 息 学 发挥 着 十 分重 要 的作 用『 。 学属 于 生命 科 学领 域 ， 农 学 １ 农 ． 在 专 业 中 开设 生 物 信 息 学课 程 ， 不仅 有 助 于 培 养农 学 专 业 学
息 中 心 ． 中 心 的 网 址 为 ：ｔ ＃ ｗ ． ｉ ｋ ． ｕ ｎｃ ｉｅｅ） 该 ｈｔ ｗ ｗｃ ． ｕｅ ． ／ｈｎ ｓ／ 、 ｐ： ｂｐ ｄ ｃ 生物 信 息 学学 习与研 究 论坛 （ 生 物 谷 的生物 信 息学 论 坛 ， 如 该 论 坛 的 网 址 为 ｈｔ ／ ｂ．ｉｏ ． ｍ／ｂ／ ｒｍ一 ７ １ ｔｄ ｔ ／ ｓ ｏｎｃ ｂ ｓ ｏｕ ５ 一 ． Ⅱ ） ｐ：ｂ ｂ ｏ ｆ ｈ
在农学专业讲授生物信息学技术的几点思考
黑龙江教 育学院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｅｏｇｉ ｇＣ ｌ ｇ ｆ ｄ ｃｔ ｎ ｏｒ ｌ ｆ ｉｎｊ ｎ ｏ ｅｅｏ Ｅ ｕａ ｏ ｎ Ｈ ｌ ａ ｌ ｉ
Ａｐｒ ２ １ ． ０１
Ｖ０． Ｏ Ｎｏ ４ １３ ．
ｄｉ１ ．９９ ｊｉ ｎ １０ — ８６ ２ １．４ ０ ６ ｏ：０３ ６ ／．ｓ ．０ １ ７ ３ ．０ ０ ． ３ ｓ １
结如下。
一
相关信息进行收集 、 储存 、 管理 、 分析 、 注释 、 加工和处理 而获 取生物学新 知识 ， 同时 建立 理 论模 型 ， 导 实验 研究 。 指 ｌ ］ 随着 ２０ ０ ３年人类基 因组 计划 的完 成 ， 分子生 物学技 术的 飞
、
生物 信 息 技 术 教 学 应 立 足 于应 用
术已经成为农作物基因组学研究 的基础 ， 是基 因、 因结构 、 基
基因产物功能分析必不 可少 的技 术手 段。特别是 将生 物信 息学 与常规育种技 术相结合 ， 提高育 种效 率 ， 新遗传 资 对 创 源， 加快作物改 良进程都有重要意义 Ｊ 。因此如何 利用 生物
关的难点 ， 从实际 出发 ， 以教会 学生怎样 使用为 目的进行 讲
及如何发挥 网络教 学的优 势等进行 深入 思考 ， 以期取得 更好的教 学效果。
关键词： 生物信息技 术 ； 学专业； 农 教学方法
农学领域的研究进展与展望
农学领域的研究进展与展望
近年来，随着科技的不断进步和农业现代化的推进，农学领域的
研究取得了许多重要进展，为农业生产提供了更多的可能性和机遇。
本文将就农学领域的研究进展进行探讨，并展望未来的发展方向。
一、遗传育种技术的进步
遗传育种技术一直是农学领域的重要研究方向之一。随着分子生物学、基因工程等技术的不断发展，遗传育种技术取得了长足的进步。通过
基因编辑技术，科研人员可以精准地修改作物的遗传信息，使其具有
抗病虫、耐逆性等优良特性。这为培育高产、优质、抗逆的新品种提
供了新的途径。
二、精准农业技术的应用
精准农业技术是近年来农学领域的研究热点之一。通过利用全球定位
系统（GPS）、遥感技术、无人机等先进技术，科研人员可以实现对农
田的精准管理，包括施肥、灌溉、病虫害监测等。精准农业技术的应
用不仅提高了农业生产效率，还减少了对环境的影响，实现了可持续
发展。
三、农业生态系统的研究
随着人们对生态环境保护意识的增强，农业生态系统的研究备受关注。科研人员通过研究农田生态系统的结构和功能，探讨农业生产与生态
环境之间的协调发展之道。生态农业、有机农业等新型农业模式的提
出和实践，为实现农业的可持续发展提供了新思路和新途径。
四、农业信息技术的发展
农业信息技术在农学领域的应用也日益广泛。大数据、人工智能等技术的引入，为农业生产、管理提供了更多可能性。农业物联网、智能农机等新技术的应用，使农民可以更加智能地管理农田，提高生产效率，降低生产成本。
展望未来，农学领域的研究将继续深入发展。随着生物技术、信息技术的不断创新，农业生产将迎来更多新技术的应用，农业生产方式也将发生革命性的变化。同时，农业可持续发展、生态环境保护等问题也将成为农学领域研究的重要方向。相信在科研人员的共同努力下，农学领域的研究将取得更多重要进展，为推动农业现代化进程做出更大贡献。
草莓MADS-box基因家族生物信息学分析
草莓MADS
box基因家族生物信息学分析
摘要：通过生物信息学的方法，利用拟南芥、水稻的MADS-box基因对草莓MADS-box基因家族进行鉴定和分析，共得到83个草莓MADS-box候选基因，且MADS-box结构域高度保守。进化分析表明，FvMADS1-FvMADS33可被细分为10个亚组，分别为AG、AGL12、AGL6、
AGL2、SE、SVP、FLC、AP3、SOC1、AGL17；FvMADS34-FvMADS83可被细分为4个亚组，分别为Mα（22个成员）、Mβ（1个成员）、Mγ（17个成员）、Mδ（10个成员）。
关键词：草莓；MADS-box转录因子；基因家族；生物信息学
S668.403文献标志码： A：1002-1302（2015）11-0021-05
收稿日期：2014-12-22
基金项目：中国教育学会学校文化研究分会“十二五”教育科研课题（编号：0613278A）。
作者简介：马明臻（1979—），女，山东寿光人，硕士，副教授，主要从事园艺植物栽培研究。E-mail：[email protected]。草莓因其浆果营养丰富、鲜红亮丽、酸甜可口、芳香多汁而深受消费者喜爱，我国是世界草莓第一生产大国，但产量水平仍不足发达国家的
1/2[1-2]。由于草莓存在高杂合性、多倍性等问题，使其常规育种周期长、工作量大、效率低。近年来，随着分子生物学的兴起和发展，草莓生物技术育种获得了极大进步。MADS-box 基因广泛参与植物花和果实的发育、成熟等多个过程。开展草莓MADS-box转录因子的研究，有利于探索和解析草莓花、果实在发育成熟等生理过程中的调控机制，并能为生物技术育种提供有价值的信息。
第八章农业类数据库的利用
第八章农业类数据库的利用
生物信息学在农作物基因组分析中的深入应用无疑会加速农业生产的发展。全
世界的农学家、生物信息学家已充分认识到这一点。近年来，以“水稻基因组计划”为代表的农作物基因图谱研究为生物信息学的农业应用打下了良好基础。一
方面，通过比较基因组学、表达分析和功能基因组分析，识别重要基因、发现新基因、加快基因克隆的速度，为培育转基因作物、改良作物的质量和数量性状奠定基础。农业生物信息学与常规育种技术相结合，提高育种效率、创新遗传资源、加快育种进程，已成为农作物育种的发展趋势。基于生物大分子结构的药物设计是生物信息学中的极为重要的研究领域。以信号受体和转录途径组分分析为基础进行农业化合物设计，结合化学信息学方法，鉴定可用于杀虫剂和除草剂的潜在化学成分，将成为生物信息学在农业上的另一推动力，这将保证农作物高产优质和绿色环保的市场要求。
另一方面，生物信息学应用于农业可以充分利用植物遗传资源，保护农作物遗传多样性。对于我国这样的农业大国，运用先进有效的生物信息学研究手段，结合我国丰富的特有的遗传资源，开展中国优良农作物资源的单核苷酸多态性和插入缺失多态性的研究，分离、克隆有自主知识产权的有重要经济价值的新基因及重要的基因表达调控元件，发现控制优良性状基因的分子标记，将极大的加快我国的农作物应用研究工作，实现我国农业持续发展。
通过生物信息学推动农业基础研究及应用研究的关键在于获取主要农作物和家畜家禽的完整基因组建立基因组数据库。利用生物信息数据库对基因、基因的结构、基因产物的功能分析将成为农业基础与应用研究工作中必不可少的技术手段。本章对国际上已经建立了一些重要的农作物基因组数据库进行介绍。
与蒙古冰草抗旱相关的NAC转录因子生物信息学及其表达分析
Abstract: NAC transcription factor has many functions such as regulating plant, growth and abiotic stress. In order to screen NAC transcription factors related to drought, resistance in Agropyron mongolicum Keng, the structure, physical and chemical properties, evolutionary relationship and conservation of NAC transcription factors in Agro pyron mongolicum Keng were analyzed by bioinformatics based on transcriptome sequencing data. Then, the diffe-ential expression of two NAC genes related to drought, resistance was analyzed by qRT-PCR. The results showed that. 26 NAC family members were screened out. from Agropyron mongolicum Keng, 5 of them had complete NAC transcription factor domains .nd most, of them were located in the nucleus. The protein phosphorylation sites of 1 5 NAC transcription factors from Agropyron mongolicum Keng contain serine, threonine and tyrosine. Phylogenetic comparison showed that. AmNAC100 and AmNAC102-2 proteins had high homology with NAC proteins with known drought, resistance function and their secondary and tertiary structures were mainly random coil. Two NAC proteins contain motif 1 ,2,3,and motif 8,and they contain subdomains A—E of conservative domain. Differential expression analysis showed that, the relative expression of AmNACl 00 and AmNACl 02-2 genes were higher than CK, indicating that, they played positive regulatory roles in Agropyron mongolicum Keng drought, stress. Key words： Agropyron mongolicum Keng ； NAC gene family ； Drought, resistance; qRT-PCR
生物信息技术的研究及其应用
生物信息技术的研究及其应用
随着人类基因组测序计划的完成，生物信息技术成为了生命科学研究的重要工具，它通过整合各种生物学数据并应用计算机科学和统计学的方法，解决了许多生物学中的难题。本文将重点介绍生物信息技术的基本原理、主要应用以及未来的发展趋势。
生物信息技术的基本原理
生物信息技术是建立在多个学科基础上的交叉科学，它涉及到分子生物学、生物化学、计算机科学、数学、工程技术等各个领域。它的基本原理是通过获取、存储、处理和分析生物学的数据来探索生命现象的本质和规律，并为生命科学的研究和发展提供支持。
生物信息技术的主要应用
1. 基因组学研究
基因组学是生物信息学的一个重要分支，它研究基因组的结构、功能、调控和演化等方面的问题，为理解生物发育和疾病的发生提供了基础。基因组学的主要研究方向包括：基因富集、序列组装、基因预测、基因注释、功能鉴定、基因调控、基因表达调控网络等。
2. 蛋白质组学研究
蛋白质组学研究是以蛋白质为对象的生物信息学研究。它主要包括：蛋白质分离、识别、定量和功能鉴定。蛋白质组学是深入理解生命体系、系统生物学和药物研发的重要手段之一。
3. 生物信息处理及其模拟
生物信息处理及其模拟是一种应用计算机模拟和数学方法来分析、模拟和预测
生物学现象的技术。它的研究包括细胞交互、代谢途径、基因调控网络、蛋白质-
蛋白质相互作用网络等。它不仅可以为生物学研究提供重要的支持，而且在新药研发、环境保护、食品安全和工业生产等方面也有广泛的应用。
未来发展趋势
随着数据量的爆炸式增长和技术的不断进步，未来生物信息技术将呈现以下发
固氮细菌生物信息学研究
固氮细菌生物信息学研究
固氮细菌是一类具有重要生态和农业价值的微生物，它们具备将大气中的氮气转化为可供植物吸收利用的氨态氮的能力。这一过程对于维持生态系统中氮循环和提高农业作物产量都具有极其重要的意义。近年来，固氮细菌生物信息学研究在生物学、农学等多个领域引起了广泛关注。
一、固氮细菌分类及特点
固氮细菌是一类广泛存在于土壤、海洋等环境中的微生物，主要包括革兰氏阴性菌、放线菌和古菌等。这些微生物具有高度的多样性和适应性，可以以多种途径将氮气转化为氨态氮，为生态系统中氮循环做出了重要贡献。此外，固氮细菌还具有植物生长促进特性和耐逆性等特点，因此在农业生产中也具有广泛的应用前景。
二、固氮细菌基因组学与代谢组学研究
固氮细菌的基因组学和代谢组学研究是固氮细菌生物信息学研究的核心内容之一。通过对固氮细菌基因组序列和代谢途径的分析，可以深入了解它们在氮转化和能量代谢等方面的机制，并为相关应用研究提供理论支持和基础。
在基因组学方面，通过对革兰氏阴性固氮细菌的基因组序列分析，研究人员发现，这些微生物具有丰富的氮转化基因和与信号传导、细胞黏附相关的基因等。此外，这些细菌还具有多重氮气酶的编码基因，可以使它们在不同环境下快速适应、高效利用氮素资源。这些发现为固氮细菌的机制研究提供了重要的基础。
在代谢组学方面，固氮细菌的代谢途径也是研究人员关注的焦点。通过代谢组学方法，可以对固氮细菌在不同环境下的代谢特征进行定量和定性分析，揭示其在氮转化和能量代谢中的关键途径和调控机制。近年来，固氮细菌代谢组学研究已经初步揭示出了它们在碳酸盐固定、甘露醇代谢、葡萄糖代谢等方面的代谢特征和机理。
生物信息学在生物医药领域中的应用
生物信息学在生物医药领域中的应用随着20世纪的结束，人类开始步入21世纪。科学技术的发展
让人类对自己和周围环境的认识越来越深入。其中，生物信息学
的出现和发展给生物医药领域带来了无限可能。本文将会从生物
信息学的定义、应用范围、技术手段以及实际应用等多个角度来
介绍生物信息学在生物医药领域中的应用。
一、生物信息学的定义及应用范围
生物信息学是综合运用信息科学、数理统计等多种技术手段，
研究生命科学中大规模、高效、高精准度、多维度的信息体系的
一种学科。生物信息学的应用范围非常广泛，可以在生物学、医学、农学、环境保护、食品科学等多个领域中展现出其强大的应
用性能。
在生物医药领域中，生物信息学可以帮助科学家们理解人体和
疾病的内在机理，为药物的设计、筛选和探索提供强有力的支撑。例如，在新药开发过程中，生物信息学可以对药物分子进行模拟、预测，同时帮助筛选出符合药效的靶点，并加速药物的研发过程。此外，生物信息学还可以为各种疾病的诊断和治疗提供帮助，如
基因诊断、分子重组技术、抗体药物的开发等。
二、生物信息学的技术手段
生物信息学如此受到广泛关注和应用是基于其强大的技术手段。其中，序列比对、生物信息分析和结构建模是三大主要技术手段。
序列比对技术是以基因序列、氨基酸序列的比对为核心的一种
技术。采用序列比对技术，可以在基因组水平上鉴定功能区域、
哺乳动物保守基因、结构域、基因家族成员等，也可以在蛋白质
模拟体系中进行构象分析等。
生物信息分析是一种较为常用的生物信息学技术。该技术基于
先进的算法，可在抽取转录组数据、比较基因组、构建通路网络
园艺植物生物技术与生物信息学
园艺植物转录组学研 究
园艺植物转录组学研究主要关注不同 生长发育阶段和不同环境条件下基因 的表达模式，以及转录组变异与园艺 植物性状的关系。通过对园艺植物转 录组的测序和分析，可以揭示基因表 达的调控机制和信号转导途径，为园 艺植物的生长发育和适应性提供重要 的理论依据。
转录组学在园艺植物 研究中的应用
园艺植物蛋白质组学 研究
园艺植物蛋白质组学研究主要关注不 同生长发育阶段和不同环境条件下蛋 白质的表达模式，以及蛋白质变异与 园艺植物性状的关系。通过对园艺植 物蛋白质组的分离和分析，可以揭示 蛋白质的功能和相互作用，为园艺植 物的生长发育和适应性提供重要的理 论依据。
蛋白质组学在园艺植 物研究中的应用
通过对园艺植物基因组的测序和分析，揭示了植物生长发 育、抗逆性和品质形成的分子机制，为定向育种提供了理 论依据。
分子标记辅助育种
利用分子标记辅助育种技术，有效提高了育种效率和准确 性，加速了新品种的培育进程。
对未来研究的建议与展望
加强跨学科合作
加强生物学、农学、信息科学等学科的 交叉融合，以解决园艺植物研究中遇到
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酶工程技术包括酶的分离纯化、酶促反应条件的优化、酶的固定化等，通过这 些技术可以高效降解植物纤维素、改性植物淀粉等。
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酶工程在园艺植物中的应用已经取得了许多成果，例如木聚糖酶的应用、淀粉 酶的固定化等。
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生物信息学在农学研究领域中的应用摘要：本文综合叙述了生物信息学对农业科学研究的影响，介绍了生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境、食品安全等研究领域的应用概况，阐述了生物信息学为农业发展服务的意义。
关键词：生物信息学农业研究领域应用
“生物信息学”是英文单词“bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的，由美国学者lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家collins f博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（human genome project，hgp）的所有目标全部实现。这标志着后基因组时代（post genome era，pge）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。
1、生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用
1997年5月美国启动国家植物基因组计划（npgi），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等
十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（hgp）并行的庞大工程。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（ta）集合数据库tigr、植物核酸序列数据库plantgdb、研究玉米遗传学和基因组学的mazegdb数据库、研究草类和水稻的gramene数据库、研究马铃薯的pomamo数据库，等等。
2、生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用
种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至dna片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等[6]。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等。
3、生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用
传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，
以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段，导致了药物研发模式的改变。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。itzstein等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4—氨基—neu5ac2en和4—胍基—neu5ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍[11]。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。tang sy等学者研制出新一代抗aids药物saquinavir[12]。pungpo等已经设计出几种新型高效的抗hiv—1型药物。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平。
现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。
4、生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用
随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式
生物中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。
5、生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用
在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 dna，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气、水源、土地等生态环境的安全。