【高中生物】功能基因的克隆及生物信息学分析
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牛HSL基因的克隆和生物信息学分析
牛HSL基因的克隆和生物信息学分析刘燕;李赞;田万年【摘要】旨在克隆牛HSL基因的CDS序列,并对该基因进行生物信息学、组织表达谱分析.根据GenBank登录的牛HSL基因序列(NM_001080220)设计1对引物,对牛组织样品中的HSL基因CDS序列进行RT-PCR扩增及序列测定;利用半定量RT-PCR方法检测HSL基因在牛各组织中的表达情况;利用生物信息学软件对其所编码的牛HSL蛋白进行分析.结果显示,获得的牛HSL基因CDS全长为2271 bp,编码756个氨基酸,与GenBank登录的牛HSL基因同源性最高,为99.9％.HSL蛋白含有一个HSL-N superfamily保守结构域,无信号肽结构,具有疏水性.半定量RT-PCR显示,HSL基因在检测的心脏、脾脏、肺脏、肾脏、肝脏、大网膜、皮下脂肪、肌肉8种组织中均有表达,其中在大网膜和皮下脂肪中表达量较高,在肾脏、脾脏、肝脏、肺脏、肌肉和心脏中度表达.该试验可为研究牛HSL蛋白的结构和功能提供参考.【期刊名称】《畜牧与饲料科学》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】4页(P9-12)【关键词】克隆;分析;HSL基因;生物信息学;表达谱;牛【作者】刘燕;李赞;田万年【作者单位】辽宁禾丰牧业股份有限公司,辽宁沈阳 110164;吉林农业科技学院动物科技学院,吉林吉林 132101;吉林农业科技学院动物科技学院,吉林吉林 132101【正文语种】中文【中图分类】Q785;S823.2激素敏感脂酶（hormone sensitive lipase，HSL）是动物脂肪分解的重要酶之一，动物将体内的脂肪酸以甘油三酯的形式储存在脂肪细胞内，HSL能够把动物体内储存的脂肪进行分解，转变为游离脂肪酸和甘油来满足动物机体的需要，是影响机体脂肪代谢的关键酶和限速酶［1-2］。
目前有关猪的HSL 基因序列分析及表达研究研究报道较多［3-5］。
黄艳娜等［6］对陆川猪激素敏感性脂肪酶基因进行了克隆和序列分析。
民猪FoxN1基因的克隆及生物信息学分析
民猪FoxN1基因的克隆及生物信息学分析李苓;张冬杰;汪亮;王鑫鑫;曹越;刘娣【摘要】试验旨在对民猪FoxN1基因的结构和功能进行初步探索.利用常规PCR 技术对民猪FoxN1基因进行克隆,利用生物信息学手段对所获得FoxN1基因完整编码区序列进行分析,对民猪和大白猪的FoxN1基因序列进行比对,并构建分子进化树.结果显示,民猪FoxN1基因完整编码区长1 941 bp,编码646个氨基酸,分子质量为68.64 ku,理论等电点为5.81.FoxN1蛋白位于细胞核内,不存在信号肽,不是分泌性蛋白,不存在跨膜区,在第269-347氨基酸处有1个叉头结构域,该蛋白在不同的物种间有高度的保守性.克隆发现了3种转录剪切变异体,与变异体1相比,变异体2在第124-387核苷酸位置处发生缺失,变异体3在581-582处发生GCA插入.民猪与大白猪的FoxN1基因序列相比,存在4个突变位点,其中3个是同义突变,1个是错义突变,导致第108位的氨基酸发生了改变.由分子进化树得知,民猪与偶蹄目动物亲缘关系较近.上述结果表明FoxN1基因结构复杂,对其生物信息特性的探究将为进一步揭示民猪FoxN1基因的功能提供依据.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2016(043)004【总页数】6页(P928-933)【关键词】民猪;FoxN1基因;基因克隆;生物信息学分析【作者】李苓;张冬杰;汪亮;王鑫鑫;曹越;刘娣【作者单位】东北农业大学动物科技学院,哈尔滨150030;黑龙江省农业科学院畜牧研究所,哈尔滨150086;黑龙江省农业科学院畜牧研究所,哈尔滨150086;东北农业大学动物科技学院,哈尔滨150030;东北农业大学动物科技学院,哈尔滨150030;东北农业大学动物科技学院,哈尔滨150030;黑龙江省农业科学院畜牧研究所,哈尔滨150086【正文语种】中文【中图分类】S828Forkhead转录因子家族是一组翼状螺旋/叉头型转录因子家族，包含一个特有的Forkhead DNA结合域。
乳糖酶基因的克隆及生物信息学分析
乳糖酶基因的克隆及生物信息学分析【摘要】目的：克隆并分析保加利亚德氏乳杆菌中的乳糖酶基因。
方法：利用PCR技术从保加利亚德氏乳杆菌中克隆出乳糖酶基因、测序并生物信息学分析。
结果：成功的从保加利亚德氏乳杆菌中克隆出全长为3 024 bp的乳糖酶基因，利用生物软件分析，推测乳糖酶基因共编码1 008个氨基酸，蛋白分子量为114 KDa，等电点为4.9，氨基酸序列中共有9处潜在的糖基化位点。
并将此基因与不同来源的乳糖酶基因进行同源性比较。
结论：成功的克隆出乳糖酶基因，并利用生物分析软件对其进行生物信息学分析。
了解该酶的性质特征，为进一步研究及低成本表达该酶奠定基础。
【关键词】乳糖酶基因；克隆；生物信息学分析［ABSTRACT］ Objective: To clone and analyze lactase gene from Lactobacillus delbrueckii bulgaricus. Methods: Cloned lactase gene from Lactobacillus delbrueckii bulgaricus with PCR, made sequencing and bioinformatics analysis. Results: Cloned lactase gene (3 024 bp) successfully. It was presumed that the lactase gene encode 1 008 amino acids, with protein molecule 114 KDa, isoelectric point 4.9, 9 potential glycosylation sites in amino acid sequence. Made homology comparison with other lacteses. Conclusion: The lactase gene is cloned successfully and the bioinformatics analysis is made by biological analysis software to investigate its character. It provides foundationfor further study and colonization at low cost.［KEY WORDS］ Lactase gene; Clone; Bioinformatics analysis 乳及乳制品含有丰富的优质蛋白质、脂肪、碳水化合物以及几乎全部已知的维生素和多种矿物质，还含有免疫球蛋白等抗病因子，易被人体消化吸收，是人类改善营养、增强体质的理想食品［1］。
基因克隆与表达及功能鉴定研究
基因克隆与表达及功能鉴定研究在现代生命科学领域中，基因克隆与表达以及功能鉴定是非常重要的研究方向之一，它涉及到许多生物医学、农业、工业和环境等领域的研究和实际应用。
本文将从基因克隆与表达的基本原理、方法、技术和应用，以及功能鉴定的原理、方法、技术和应用等方面进行探讨。
一、基因克隆与表达基因克隆是指通过分子生物学技术，将含有某个或某些特定基因的DNA序列从一个大的DNA分子（如染色体）中分离出来，然后插入到特定的载体DNA中，形成重组DNA分子的过程。
基因表达是指基因信息的转录和翻译过程，将基因的DNA序列转录成RNA分子，然后翻译成蛋白质分子的过程。
基因表达是生物体形成和发展的基础，也是生命活动的重要表现形式。
1. 基因克隆原理基因克隆的主要原理是利用限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶以及质粒或噬菌体等DNA载体的特性，将特定DNA序列插入到载体DNA中，形成重组DNA分子。
限制酶是一种能够识别、切割DNA分子特定序列的酶，其识别序列具有一定的特异性。
DNA连接酶是一种能够连接两个DNA分子的酶，常用的有T4 DNA连接酶和快速连接酶等。
DNA聚合酶是一种能够在DNA模板上合成互补链的酶，其作用是在重组DNA分子中完成互补链的合成。
2. 基因克隆方法基因克隆的主要方法有限制性片段长度多态性（RFLP）分析、聚合酶链式反应（PCR）克隆、原核表达克隆和真核表达克隆等。
RFLP分析是一种利用限制酶对DNA序列进行切割，并根据不同的RFLP位点进行区分的方法，其主要应用于基因型鉴定和进化研究等领域。
PCR克隆是一种利用PCR技术扩增目标基因或DNA片段，并将扩增产物克隆到载体DNA中的方法，其主要应用于基因检测、DNA测序和分子克隆等领域。
原核表达克隆是一种利用质粒或噬菌体等原核生物作为DNA载体，将外源基因转入细菌或古细菌等原核生物细胞中，通过蛋白质表达实现基因功能研究的方法。
真核表达克隆是一种利用真核生物（如哺乳动物、鸟类、昆虫、线虫等）作为DNA载体，将外源基因转入具有表达能力的真核细胞中，通过蛋白质表达实现基因功能研究的方法。
基因工程中的基因克隆与基因表达实验总结
基因工程中的基因克隆与基因表达实验总结基因工程作为一门新兴的交叉学科，已经广泛应用于生物医学、农业、环境保护等领域。
其中，基因克隆和基因表达实验是基因工程的核心技术，对于研究基因功能和开发新药已经起到了重要作用。
本文将对基因工程中的基因克隆和基因表达实验进行总结，并探讨其在科学研究和应用中的前景。
一、基因克隆实验基因克隆是通过重组DNA技术，将感兴趣的基因从一个生物体中复制并插入到另一个生物体中的过程。
它是研究基因功能、生物制药和转基因等领域的基础。
基因克隆实验主要包括以下几个步骤：1. DNA提取与限制性内切酶切割：通过提取DNA样品，使用限制性内切酶切割将目标基因和载体DNA切割成相应片段。
2. 基因插入：将目标基因与载体DNA片段进行连接，常用的方法是使用DNA连接酶将两者黏合。
3. 转化与筛选：将连接后的DNA转入到宿主细胞中，使其成为转基因细胞。
通过选择性培养基进行筛选，可以获得拥有目标基因的转基因细胞。
通过基因克隆实验，我们可以获得不同生物体的目标基因，并进行后续的研究和应用。
例如，通过将某种植物的耐旱基因克隆到其他作物中，可以提高作物的抗旱能力，增加农作物产量。
二、基因表达实验基因表达实验是将目标基因在宿主细胞中进行转录和翻译，产生具有特定功能的蛋白质的过程。
基因表达实验是研究基因功能和制备重组蛋白等领域的重要手段。
基因表达实验主要包括以下几个步骤：1. 选择合适的表达系统：根据需要表达的蛋白质的性质和规模，选择合适的表达系统。
常用的表达系统包括细菌、酵母、哺乳动物细胞等。
2. 构建表达载体：将目标基因插入到表达载体中，通常使用限制性内切酶和DNA连接酶进行连接，并通过测序确保插入正确。
3. 细胞转染：将构建好的表达载体导入到宿主细胞中。
不同表达系统有不同的转染方法，如细菌的化学转型、酵母的电转染等。
4. 表达和纯化：经过一定时间的培养，宿主细胞会表达目标基因，合成目标蛋白质。
可以通过蛋白质纯化技术，如亲和层析、凝胶电泳等手段获得纯度较高的目标蛋白质。
高中生物教案：基因工程与克隆技术
高中生物教案：基因工程与克隆技术基因工程与克隆技术在生物学领域中扮演着重要的角色。
本文将探讨高中生物课程中关于基因工程与克隆技术的教案，包括相关概念、原理、应用和伦理问题。
一、基因工程的概念和原理1.1 概念介绍：基因工程是指通过人为干预和调控DNA分子，改变目标生物体的遗传信息。
通过创造新的组合、修复已有缺陷或移植外源DNA进入目标生物体，基因工程可以产生具有特定性状或功能的生物体。
1.2 基本原理：（插图：DNA双螺旋结构）基因工程主要依赖于以下技术：- DNA分离：通过酶切技术将目标DNA从整个基因组中分离出来。
- DNA连接：利用酶切产生的粘性末端特性，将所需DNA序列连接到载体上。
- DNA复制：利用聚合酶链式反应（PCR）扩增所需DNA片段。
- DNA转化：将已经操作过的DNA片段转移到靶细胞或宿主中。
二、基因工程与克隆技术的应用2.1 转基因生物转基因生物是指通过基因工程把来自不同种类的生物DNA片段引入某一特定生物的细胞中，使其获得新的性状或功能。
讨论转基因技术时需要引出为何进行转基因以及转基因可能带来的益处和风险。
2.2 基因治疗基因治疗是利用基因工程技术对遗传疾病进行干预和治疗。
讨论包括：基因治疗原理、临床应用情况，以及目前所面临的挑战和争议。
2.3 克隆技术与克隆动物（插图：多利羊）克隆技术是通过无性生殖方式复制某个特定个体的全部遗传信息。
讨论包括人工受精、体细胞核移植（克隆）等技术的原理和方法，并引发学生对克隆技术在科学、医学等领域中的应用和伦理道德问题的思考。
三、克隆技术与伦理问题3.1 伦理问题介绍由于克隆技术具有挑战现有伦理观念的特点，因此引发了诸多伦理问题的争议。
可以引导学生思考克隆技术可能带来的社会和道德影响，如复制个体、基因改良以及人类克隆等方面。
3.2 伦理举例（插图：伦理道德问题符号）针对某些具体的克隆技术案例进行深入讨论，包括克隆动物、胚胎干细胞研究以及人类克隆等。
基因克隆的原理和应用
基因克隆的原理和应用一、基因克隆的原理基因克隆是一种重要的分子生物学技术，它可以用来在体外制备大量的DNA 分子，并将其插入到宿主细胞中进行复制和表达。
基因克隆的原理主要包括以下几个步骤：1.选择目标基因：首先确定需要克隆的目标基因，这可以通过对生物学研究的需要来确定。
2.DNA提取和剪切：从源生物体中提取DNA，并使用限制性内切酶对DNA进行剪切。
限制性内切酶是一种能够识别特定核酸序列并剪切DNA链的酶。
3.载体的选择和制备：选择合适的载体，常用的载体包括质粒和噬菌体。
将目标基因插入载体中，并通过连接酶将其与载体连接。
连接酶可以将剪切的DNA片段与载体的末端互补序列连接起来。
4.转化和筛选：将构建好的重组载体转化到宿主细胞中，宿主细胞可以是细菌、酵母等。
然后通过筛选方法选出带有目标基因的克隆。
5.扩增和纯化：将成功筛选出来的克隆进行扩增，并使用DNA纯化技术提取目标基因。
二、基因克隆的应用基因克隆技术在生物科学研究、医学和工业生产等方面有着广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用领域：1. 生物科学研究•基因功能研究：通过基因克隆技术，可以将目标基因插入到其他生物体中，通过观察转基因生物的表型变化来研究这些基因在生物体中的功能。
•蛋白质表达：将目标基因插入到表达载体中，并将载体转化到大肠杆菌等表达系统中，可以大量表达蛋白质，并进行纯化和研究。
•基因组测序：通过克隆方法提取、扩增和纯化DNA片段，可以用于基因组测序或特定基因的测序。
2. 医学应用•基因治疗：将合成的基因导入到目标细胞中，通过修复或替代异常基因，治疗一些遗传性疾病。
•疫苗开发：通过克隆技术，可以制备重组疫苗，如乙型肝炎疫苗、人类乳腺癌疫苗等。
•药物研发：将目标基因插入到表达载体中，用于大规模表达药物靶点蛋白，以便进行药物筛选和药效评价。
3. 工业应用•农业：利用基因克隆技术进行作物遗传改良，提高作物产量、耐逆性等。
•能源生产：通过基因克隆技术改良生物质利用菌，提高生物质能源的产量和效率。
高中生物教案：克隆技术与基因工程 (2)
高中生物教案：克隆技术与基因工程克隆技术与基因工程引言：克隆技术和基因工程是当今生物科学领域中的重要研究方向，为人类社会的发展和生物医学做出了巨大贡献。
本文将深入探讨克隆技术和基因工程的概念、原理、应用以及它们带来的影响。
一、克隆技术的概念与原理：1.1 克隆技术的定义克隆技术是指通过人工手段复制或复制物体的过程，可以产生与原始个体基因相同的生物体。
这一技术经过多年的研究和发展，如今已经广泛应用于植物、动物和微生物等各个领域。
1.2 克隆技术的原理克隆技术主要包括两种类型：基因克隆和生物体克隆。
基因克隆是指将一个个体的基因从其DNA中分离出来，并将其复制到另一个DNA分子中，从而获得与原基因相同的基因。
而生物体克隆则是通过使一个个体产生与原个体相同基因组的后代来复制整个生物体。
二、基因工程的概念与原理：2.1 基因工程的定义基因工程是指通过人工手段对生物体的基因进行操作和修改，以达到改变生物体特性或产生新的特性的目的。
基因工程是一种重要的生物技术，也是现代生物学的前沿领域。
2.2 基因工程的原理基因工程主要包括三个步骤：克隆、转化和表达。
首先，通过克隆技术获得要操作的基因，并将其插入到载体DNA中。
然后，将这一载体DNA导入到目标生物体中进行转化，使目标生物体携带所需的外来基因。
最后，通过表达机制使目标生物体能够表达外来基因，从而改变其特性或产生新的特性。
三、克隆技术与基因工程的应用：3.1 克隆技术的应用克隆技术在农业、医学和科学研究等多个领域都有广泛应用。
在农业领域，克隆技术可以用于植物繁殖和改良，提高作物产量和抗病虫害能力。
在医学领域，克隆技术可以用于治疗遗传性疾病和器官移植。
在科学研究领域，克隆技术是从事生物学研究的重要手段之一，可以帮助科学家对生物体进行研究和分析。
3.2 基因工程的应用基因工程在医学、农业和工业等领域有着广泛的应用。
在医学领域，基因工程可以用于生产重组蛋白和疫苗，治疗和预防一系列疾病。
生物信息学中的基因功能分析技术
生物信息学中的基因功能分析技术引言生物信息学是将计算机科学和生物学相结合的交叉学科，致力于收集、存储、管理和分析大量的生物信息数据。
在过去的几十年中，随着DNA测序技术的快速发展和计算能力的提升，生物信息学已经成为研究基因功能的重要工具。
本文将讨论生物信息学中的基因功能分析技术，包括基因注释、基因本体论和基因互作网络分析等。
一、基因注释基因注释是生物信息学中的重要步骤之一，它通过将DNA或RNA序列与已知的基因数据库进行比对，来确定该序列所对应的基因的功能和特征。
在基因注释过程中，主要涉及到两个方面的信息：基因功能预测和基因变异分析。
1. 基因功能预测基因功能预测是根据DNA或RNA序列的特征和结构信息，来预测该基因的功能。
这可以通过比对已知基因数据库中具有相似序列的基因来实现。
目前常用的基因功能预测软件包括BLAST、HMMER和InterProScan等。
此外，还可以利用基因组学和蛋白质组学的方法来预测基因的功能，如基因组学注释和结构预测技术。
2. 基因变异分析基因变异分析是研究基因序列中的突变和多态性等变异情况，以了解这些变异对基因功能的影响。
在基因变异分析中，常常使用数据库中的已知基因变异信息进行比对和注释。
此外，还可以利用SNP分析、基因组上的重排分析和表型基因关联研究等技术来进行基因变异分析。
二、基因本体论基因本体论是一种描述基因功能和关系的标准化方法，它将基因的功能和生物过程以及细胞组分之间的关系进行分类和归纳。
基因本体论的主要作用是提供一个一致的标准，使得不同研究中的基因功能可以进行比较和整合。
基因本体论的核心是基因本体，它是一个由谓词关系组成的有向无环图。
基因本体分为三个主要部分：分子功能、细胞组分和生物过程。
其中，分子功能描述基因所编码的蛋白质的功能和活性；细胞组分描述蛋白质在细胞中的定位；生物过程描述基因参与的生物学过程和代谢途径。
基因本体论的优势在于提供了一种标准化的描述和分类基因功能的方法，为基因功能的研究提供了方便和便捷。
高中生物教案：克隆与基因工程
高中生物教案：克隆与基因工程一、引言克隆与基因工程是目前生物学领域的重要研究方向，对于生命科学的发展和人类健康具有重要意义。
克隆技术指的是利用细胞或生物体的一部分产生与原细胞或生物体完全相同的个体，而基因工程则是通过对基因的操作和调控改变生物体的遗传特征。
在高中生物教学中，学生需要了解克隆与基因工程的原理与应用，培养他们的科学素养和创新思维能力。
二、克隆技术克隆技术是指通过人工手段获得与个体完全相同的生物体或细胞群体。
它主要包括植物克隆和动物克隆两个方面。
1. 植物克隆植物克隆是指通过植物组织培养、离体芽、植株分段或种子繁殖等方法获得与原植物完全相同的新植株。
这种克隆方法被广泛用于植物病害抗性的培育和农作物的高效繁殖。
2. 动物克隆动物克隆是指通过细胞核移植等技术，使得细胞的核置入到受核去除的卵细胞内，发育为与供体个体完全相同的新个体。
动物克隆可以分为胚胎克隆和成体细胞克隆两种方式。
胚胎克隆是指通过细胞分裂发育的方式获得克隆个体，而成体细胞克隆是指通过将成体细胞的细胞核放入受核去除的卵细胞中并在适宜的条件下发育获得克隆个体。
三、基因工程基因工程是通过对生物体的基因进行操作和调控，改变其遗传特征，以达到人类期望的目的。
基因工程可以用于农业、医学、生物制药等领域，具有广阔的应用前景。
1. 基因工程在农业上的应用基因工程可以通过转基因技术将外源基因导入到农作物中，使其具备耐旱、抗虫害等优良特性。
通过基因工程，农作物的产量和品质可以得到显著提高，从而满足人类对食物的需求。
2. 基因工程在医学上的应用基因工程在医学领域的应用较为广泛。
通过基因工程可以制作出大量的重组蛋白，用于治疗疾病。
目前，已经有许多基因工程药物成功地用于治疗糖尿病、白血病、肿瘤等疾病，为人类的健康提供了重要的支持。
3. 基因工程在生物制药上的应用基因工程技术可以通过转基因微生物等方法大规模制造人类所需的蛋白质药物，例如重组胰岛素、生长激素等。
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（生物科技行业）功能基因的克隆及生物信息学分析功能基因的克隆及其生物信息学分析摘要：随着多种生物全基因组序列的获得，基因组研究正从结构基因组学（structuralgenomics）转向功能基因组学(functionalgenomics)的整体研究。
功能基因组学利用结构基因组学研究获得的大量数据与信息评价基因功能(包括生化功能、细胞功能、发育功能、适应功能等)，其主要手段结合了高通量的大规模的实验方法、统计和计算机分析技术[1]，它代表了基因分析的新阶段，已成为21世纪国际生命科学研究的前沿。
功能基因组学是利用基因组测序获得的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白的研究转向多个基因或蛋白同时进行系统的研究，是在基因组静态的组成序列基础上转入对基因组动态的生物学功能学研究[2]。
如何研究功能基因，也成为我们面临的一个课题，本文就克隆和生物信息学分析在研究功能基因方面的应用做一个简要的阐述。
关键词：功能基因、克隆、生物信息学分析。
1.功能基因的克隆1.1图位克隆方法图位克隆又称定位克隆，它是根据目标基因在染色体上确切位置，寻找与其紧密连锁的分子标记，筛选BCA克隆，通过染色体步移法逐步逼近目的基因区域，根据测序结果或用BAC、YAC克隆筛选cDNA表达文库寻找候选基因，得到候选基因后再确定目标基因。
优点是无需掌握基因产物的任何信息，从突变体开始，逐步找到基因，最后证实该基因就是造成突变的原因。
通过图位克隆许多控制质量性状的单基因得以克隆，最近也有报道某些控制数量性状的主效基因（控制蕃茄果实大小的基因克隆[3]、控制水稻成熟后稻谷脱落基因克隆[4]以及小麦VRN2基因克隆[5]等）也通过图位克隆法获得。
1.2同源序列克隆目的基因首先根据已知的基因序列设计PCR引物，在已知材料中扩增到该片段，并经克隆测序验证，利用放射性同位素标记或其他非同位素标记该PCR片段作为探针，与待研究材料的cDNA文库杂交，就可以获得该基因cDNA克隆，利用克隆进一步筛选基因组文库，挑选阳性克隆，亚克隆并测序，从中就可以筛选到该基因的完整序列。
1.3结合连锁和连锁不平衡的分析方法结合连锁和连锁不平衡的分析方法是未知基因克隆研究领域发展的新方向[6]。
(Linkagedisequilibrium,LD)。
与连锁分析不同,连锁不平衡分析可以利用自然群体中历史发生的重组事件。
历史上发生的重组使连锁的标记渐渐分布到不同的同源染色体上,这样就只有相隔很近的标记才能不被重组掉,从而形成大小不同的单倍型片段(Haplotypeblock)。
这样经过很多世代的重组,只有相隔很近的基因,才能仍处在相同的原始单倍型片段上,基因间的连锁不平衡才能依然存在。
所以基于连锁不平衡分析,可以实现目的基因的精细定位。
林木大多为自由授粉的异交物种,所以连锁不平衡程度很低,林木基因组中的LD可能会仅局限于非常小的区域,这就为目的基因的精细定位提供了可能,结合SNP检测技术,科学家甚至可以将效应位点直接与单个的核苷酸突变关联起来,进行数量性状寡核苷酸(Quantitativetraitnucleotide,QTN)作图。
当然除了相隔很近的基因,某些相隔较远的基因,由于受相同的选择压力,也可能产生连锁不平衡。
但通过家系分析,首先可以进行目的基因的粗略定位,将目的基因首先限定到一个较小的区域,只针对该区域内的SNP进行相关性分析,从而消除非由连锁引起的连锁不平衡干扰。
随着林木全基因组测序的发展,连锁图谱与LD分析相结合的方法将是在林木中实现未知基因克隆的最有效的方法[6]。
1.4电子克隆近年来又兴起一种新的基因克隆方法--电子克隆，它是近年来伴随着基因组计划和EST计划发展起来的基因克隆新方法，它的主要原理是利用日益发展的生物信息学技术，借助电子计算机的巨大运算能力，通过EST或基因组的序列组装和拼接,利用RT-PCR的方法快速获得功能基因,具有投入低、速度快、技术要求低和针对性强等优点[7]。
1.4.1利用EST数据库信息首先选择感兴趣的水稻,EST作为查询探针，搜索水稻dbEST数据库，找到部分重叠的EST进行拼接，然后再以拼接好的EST重叠群为新的查询探针，继续搜索dbEST库,直到没有新的EST可供拼接为止，最后根据拼接好的完整序列设计PCR引物，通过RT-PCR的方法获得目的cDNA克隆并进行序列测定验证[7]。
图1为利用EST数据库信息克隆水稻功能基因的试验流程。
图1利用水稻EST数据库进行电子克隆的策略1.4.2利用基因组信息利用基因组信息资料进行电子克隆的最大优点就是基因的克隆不受作物发育时期或特殊环境条件的限制:可以用来源于任何时期或组织的水稻和其他物种的EST或全长cDNA序列作为信息探针搜索位于GenBank或者我国华大公布的水稻基因组序列:随后根据内含子的规则通过人工拼接或相应的计算机软件预测:可以得到该基因完整的开放读码框,根据拼接的序列结果设计PCR引物:进一步采取RT-PCR的方法获得目的基因的cDNA克隆并进行序列测定[7]。
具体实验流程见图22生物信息学分析生物信息学(bioinformatics)是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴交叉学科，是为理解各种数据的生物学意义，运用数学与计算机科学手段进行生物信息的收集、加工、存储、传播、分析与解析的科学[8-10]。
由于历史原因，有的研究者也使用计算生物学(computationalbiology)或计算分子生物学(computationalmolecularbiology)等不同的术语。
在后基因组时代，生物信息学的研究内容主要可分为两个重要组成部分：基因组信息学和蛋白质组信息学[11]。
后基因组时代，除了继续序列和结构分析外，更多的研究力量则投入到功能分析，也就是分析研究遗传型到表型的过程[12]。
2.1基因序列同源性比对及其应用基因序列同源性的比对，对于分析基因组DNA序列以及完成新基因的染色体定位也是极为便捷的。
将确定的新基因的编码基因序列作为参照，对于GenBank数据库中高通量基因序列(htgs)数据库中基因组DNA序列进行同源性对比，当发现与新基因的cDNA序列完全同源的基因组DNA序列时，根据Chambon原则，内含子(intron)的序列总是以GT开始，以AG结束，就可以确定该基因的基因组DNA序列的结构，及外显子(exon)-内含子序列结构。
因为在htgs数据库收录的基因组DNA序列，其染色体的来源是十分清楚的，因此就很容易、很方便地将该基因组进行染色体的定位，而不再需要进行荧光原位杂交(FISH)的常规的基因染色体定位技术。
可见基因的生物信息学技术的发展对于基因组DNA序列的确定和在染色体上的定位是多么重要。
迟光红等在香蕉中获得一个柠檬酸合酶基因的cDNA序列。
用NCBIBlastx分析，得出它具有植物柠檬酸合酶基因的特征结构域，并与其他植物中柠檬酸合酶基因的同源性较高，进一步证明了该cDNA编码香蕉中的柠檬酸合酶[13]。
李学农等通过Internet查询美国国家生物信息中心数据库，数据库采用BLAST，依据Genecard和Ense-mbl 获得将MGC39325基因定位于人染色体8q12[14]。
2.2结构分析与功能预测结构分析的研究重点在于研究蛋白质的空间结构。
利用分子模拟技术结合计算机图形技术可以更形象、更直观地研究蛋白质等生物大分子的结构，蛋白质的空间结构的更清晰的表述和研究对揭示蛋白质的结构和功能的关系、总结蛋白质结构的规律、预测蛋白质肽链折叠和蛋白质结构等，都是有力的帮助和促进。
同时，也可以对已经被测定的生物大分子的三维结构进行显示和编辑操作。
分子模型的建立为下一步进行的分子模拟以及了解结构与功能的关系打下了基础。
蛋白质结构预测是利用已知的一级，二级序列来构建蛋白质的立体结构模型，对蛋白质进行结构预测需要具体问题具体分析，在不同的已知条件下对于不同的蛋白质采取不同的策略。
杨波等以LRP16基因转录产物为目标序列，在人类基因组数据库中搜索开放阅读框（ORF），利用计算机辅助系统预测LRP16蛋白的一级结构、二级结构和三级结构；利用结构域搜索LRP16编码蛋白的同源或相似结构蛋白[15]。
2.3蛋白质的同源性检索及系统发生进化树分析将推导出的蛋白质序列登录到NCBI网站(http：//www．ncbi．nlm．nih．gov/)上，用BLAST程序进行序列的同源性检索[16-18]。
王安娜等。
结果发现大豆的C4H蛋白质与绿豆、马铃薯、棉、辣椒、橄榄、烟草、律草属啤酒花等的C4H蛋白质有着很显著的同源性。
在BLASTp分析的基础上，选择与其同源性较高的几条序列做聚类分析，对C4H蛋白和其他C4H蛋白的同源性做进一步分析。
在DNAMAN6.0的Treeview显示的结果。
结果表明大豆C4H和绿豆的C4H亲缘关系最近，同源性达95％，来自于同一个分枝；其次是紫苜蓿、红车轴草、鹰嘴豆、豌豆,来自同—个次分枝[19]。
参考文献[1]黎裕、王天宇、贾继增.植物功能基因组学的发展现状与发展趋势.生物技术通报2000；6-10[2]刘斌.生命科技的前沿领域，HIGHTECHNOLOGYANDINDUSTRIALIZATIONAUGUST2006；48-54[3]FraryA,NesbittT.C,FraryA,GrandilloS,vanderKnaapE,CongB,LiuJ,Mell erJ,ElberR,AlpertKB,TanksleySD.Fw2.2:Aquantitativetraitlocuskeytotheevol utionoftomatofruitsize.Science,2000,289(期):85–88.[4]LiC,ZhouA,SangT.Ricedomesticationbyreducingshattering.Science, 2006,311(5266):1936–1939.[5]YanL,LoukoianovA,BlechlA,TranquilliG,RamakrishnaW,SanMiguelP, BennetzenJL,EcheniqueV,DubcovskyJ.ThewheatVRN2geneisafloweringrep ressordown-regulatedbyvernalization.Science,2004,303(5664):1640–1644 .[6]尹佟明HEREDITAS(Beijing)2010年7月,32(7):677―684.[7]黄骥张红生曹雅君钱晓茵杨金水水稻功能基因的电子克隆策略.中国水稻科学,2002,16(4);295-298.[8]BaldiP,BrunakS．Bioinformatics：TheMachineLearningApproach[M]．Cambridge，Mass．：MITPress，2001．[9]欧阳曙光,贺福初．生物信息学：生物实验数据和计算技术结合的新领域[J]．科学通报，1999，44(14)：1457—1468．[10]陈润生．当前生物信息学的重要研究任务[J]．生物工程进展，1999，19(4)：11—14．[11]王正华王勇献后基因组时代生物信息学的新进展国防科技大学学报：1001—2486(2003);01-06.[12]陈铭,后基因组时代的生物信息学,生物信息学,1672-5565(2004)-02-06.[13]迟光红,周雪丽,李美英,徐碧玉,金志强香蕉柠檬酸合酶基因MaGCS的克隆及生物信息学分析.热带农业科学,2009,12-18.[14]李学农，李亚玲，刘国炳，丁彦青肿瘤相关未知功能基因MGC39325的克隆及生物信息学分析WorldChinJDigestol)：1059—1064(2005)1059-1064.[15]杨波,卢学春迟小华韩为东于力楼方定基于生物信息学分析人类LRP16基因功能初步研究癌症2009,28(1)1283－1290[16]李玉花，刘靖华，徐启江，等．现代分子生物学模块实验指南[M]．北京：高等教育出版社，2006：295—311.[17]孙啸，陆祖宏．生物信息学基础[M]．北京：清华大学出版社，2005.[18]钟扬，王莉，张亮．生物信息学[M]．北京：高等教育出版社，2003．[19]王安娜，王婵婵，吴蕾，李业成，刘成，马凤鸣大豆C4H基因克隆及生物信息学分析东北农业大学学报2010.41(4)：12~15.。