利用QTL進行植物抗旱基因鑒定的生物信息方法和軟件的設計與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)階段的植物遺傳研究中，對控制復雜性狀表達(如抗旱性狀)基因的研究被認為是一項富有挑戰(zhàn)，也十分重要的工作。作為一種研究基因組內(nèi)的遺傳變化和表型變異的有效的方法，數(shù)量性狀位點(Quantitative trait locus，QTL)為控制復雜性狀的研究提供了一種行之有效的方法。本項研究利用生物信息學方法，通過對文獻發(fā)表的QTL相關的遺傳信息進行整合，并在此基礎上提出了一種基于QTL信息進行新基因發(fā)掘的策略。同時，構建了一套用于查詢QTL

2、區(qū)間內(nèi)的遺傳信息的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以及一套可用于QTL分析的基因芯片數(shù)據(jù)分析軟件，以期為植物數(shù)量性狀相關基因的發(fā)掘與研究提供一種有效的方法和方便的信息查詢平臺。 QTL定位的研究為我們提供了豐富的QTL遺傳信息。本研究首先收集了大量文獻中已經(jīng)發(fā)表的QTL信息(以抗逆性為例)，構建了QTL數(shù)據(jù)庫，并將這些QTL定位到整合的，基于遺傳距離和物理距離的染色體圖譜上，并以此為基礎設計了一種利用EST和基因組信息對QTL相關候選基因進行電子

3、克隆的方法。選取了水稻染色體1，2，4，8和9內(nèi)定位到的QTL對上述方法進行驗證，得到QTL相關的候選基因，結果經(jīng)實驗驗證，證實了該方法的有效性。 為了進一步QTL相關的候選基因進行鑒定和功能分析，我們將抗逆QTL數(shù)據(jù)庫及相關的候選基因發(fā)掘的方法進行了整合，并將其擴展到所有QTL相關性狀的研究中。在此基礎上我們構建了一個用于查詢、注釋QTL相關的基因表達信息的數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)---PlantQTL-GE。該數(shù)據(jù)庫整合了大量的基因

4、、基因芯片表達信息、EST(expressed sequence tags)和遺傳標記數(shù)據(jù)，并通過一個統(tǒng)一的信息平臺來對這些數(shù)據(jù)進行管理和查詢。用于幫助研究者找到他們感興趣的QTL內(nèi)部的遺傳信息，并利用這些信息來進行QTL相關的候選基因的篩選和功能分析。該數(shù)據(jù)庫支持用戶通過輸入QTL兩側的遺傳標記名稱、QTL所對應的基因組物理位置兩種方式進行檢索，查詢結果包括了QTL區(qū)間相關的已知功能的基因、基因芯片數(shù)據(jù)、EST信息，未知功能的候選基因

5、以及其他物種內(nèi)相似的候選基因。其中QTL內(nèi)部的候選基因還進一步的利用EST、生物芯片數(shù)據(jù)和預測的調(diào)控位點信息進行了注釋。該數(shù)據(jù)庫目前可以查詢的物種包括水稻和擬南芥，可以通過http：//www．scbit．org/qt12gene/new/網(wǎng)頁來利用QTL進行植物抗旱基因鑒定的生物信息學方法和軟件的設計與實現(xiàn)訪問。生物芯片技術是90年代初才發(fā)展起來的一項新技術，已經(jīng)在許多領域得到了廣泛的應用，但應用在植物數(shù)量性狀的研究中還鮮有報道，相關

6、的理論和方法還比較匱乏。該項研究對利用芯片數(shù)據(jù)來進行QTL研究進行了探索，開發(fā)了一套利用生物芯片數(shù)據(jù)進行QTL研究的分析軟件。該軟件用于進行植物相關的芯片數(shù)據(jù)的生物信息學分析的軟件系統(tǒng)，目的是幫助研究者利用自己的芯片數(shù)據(jù)來進行QTL相關的候選基因的發(fā)掘。該軟件可以整合芯片數(shù)據(jù)和QTL數(shù)據(jù)，并進行綜合分析，目前該軟件可以用于進行水稻和擬南芥的相關研究。其功能包括： 1)將基因芯片差異基因和QTL信息整合到染色體物理圖譜上。