生物信息学在动物遗传育种中的应用

陈晏

（拱北海关技术中心，广东 珠海519000）

1 生物信息学的相关概述

生物信息学主要是利用计算机相关技术，将生物科学的相关研究成果中有关生物信息方面的进行分析、存储和检索的科学，也就是说通过生物信息学搭建生物信息数据库，利用计算机进行分析研究，从而为解决生物学的具体问题进行服务。在生物遗传中，生物信息学主要协助研究了蛋白质和核算两大生物大分子的结构序列的差异性所带来的不同遗传信息对动物遗传的控制形式。从蛋白组学来说，主要探索不同种类蛋白质结构所表现出来的不同性能，利用双向凝胶电泳图谱分析蛋白质在不同时期的功能。从基因组学来说，将基因的全部遗传片段进行功能性研究，并拆分相关片段进行提取研究。两者的研究成果相互融合，共同为基因活性和生物疾病等领域的发展提供理论基础。与此同时生物信息学的研究内容还涉及疾病的控制和药物的研发。我们可以通过生物信息学的研究成果，分析疾病产生的控制基因，从而利用基因改良的手段遏制疾病的发生。同时使用生物学和遗传学等方面的研究成果，可以有效研发相关疾病控制药物，极大的提升了当前疾病的控制率。

2 生物信息学与动物遗传育种的关系

从生命的本质来讲，就是将遗传信息通过基因传递给下一代，并在自然选择中保留最优质的、最适应生存的遗传基因。生物信息学就是研究基因信息控制遗传性状的具体方式，深入探索剖析基因序列的排列顺序对生物性状表达的影响，并根据研究结果改良基因的科学。通过生物信息学对基因的有效控制，可以实现对物种的优良基因引导培育，同时可以有效提升动物育种的速度。

3 生物信息学在动物遗传育种中的应用问题

当前生物信息学在动物遗传育种应用中存在的问题为基因发现的不可控性和不确定性。生物发展是极其复杂的，生命从起源到现如今已经经历了漫长的演变历程，而人类对生命的探索时间尚短，物种的多样性和不确定性使得决定生命遗传的基因和蛋白质也有繁多的种类。人类在对生命的探索中，采取的研究基因序列的方法也多种多样，但是这些都不可避免的会使部分基因无法被及时发现。同时通过基因序列断定物种的性能是存在一定漏洞的。影响基因编码蛋白质表现其性能的因素还有维生素或者是矿物质等，这种不确定性也在一定程度上给动物遗传育种研究带来了阻碍作用。

4 生物信息学在动物遗传育种中的应用策略

4.1 创立基因组数据库实现良性育种

动物遗传育种的研究过程中，可以通过生物信息学的相关研究结果，有效的将不同物种之间的进化距离以及功能基因同源性进行探寻掌握，并将不同物种之间的同源性基因加以比较分析，探寻经济型动物的基因，并使用基因标记手段进行DNA标记，此时再通过标记的基因进行基因育种，这种育种方式可以有效的提高育种的效率和育种的速度。其中因为动物经济性状主要由微效多基因进行控制，且微效多基因中还包含部分主效基因，这就给生物基因育种的筛选工作带来了一定程度的困难。此时就可以在已经构建的生物数据库中寻找主效基因的同源基因，通过序列对比以及同源性分析构建基因组数据库，以此来进行动物品种的改良和优化。

4.2 积极进行生物功能组的相关分析

在生物技术的发展中，基因组测序技术在研究领域占据了越来越重要的地位，其使用频率也在近年逐渐增加。基因组测序技术可以将各种动物的基因组序列进行分析展开，再利用当前已知的序列结构和功能顺序研究成果，对相关动物的基因组中具有明显特征性的基因片段进行检测，从而确定其功能意义，这有助于促使人类进一步深入探索基因的序列组成以及功能意义，为人类探索基因奥秘奠定了强大的理论基础。举个例子来说，当我们使用多态性分析对牛的PRNP 基因序列进行测定时，发现对牛的BSE 性状不产生影响，那么就意味着这一段基因序列并不是该功能的控制基因。对于基因组序列的研究，不仅仅限制在同一物种上。对于不同物种动物的基因组进行同序列联配和同源识别，并有助于我们进一步了解物种进化演变历史，对物种研究和生物信息发展也有一定的促进作用。通过对基因序列结构和相关序列功能的研究，以及物种进化历史探索，可以有效帮助我们进行同源基因的探寻，促进动物品种的改良和优化。

4.3 使用测序基因组数据调节动物发育

在不同的生物体中，存在着不同的基因性状表达，并且其表达数量也存在着较为显著的差异。并且即使是同一物种的同一组织，不同个体的相同生长发育阶段，他们的基因表达数量和种类也是不一样的。这就意味着，不同个体在各自分化、成长和发育过程中，其组织器官的基因组成也是不一样的复杂结构。而在生命奥秘的探索中，为了深入探索出生命中基因的组成结构，就需要通过同源比较和基因组图谱分析相结合的方式。这种多样化的发展情况有效的帮助我们进行动物生长的不同生理、环境、生长阶段等基因表达的研究。而利用数学与生物学的研究结果，可以有效探究出动物发展的基因组DNA 测序数据，这为后期对动物生长发育的机理研究和控制途径提供了理论数据依据。

4.4 充分使用基因组学研究生物分子进化

在对生物进行基因序列研究时，可以通过DNA 序列所表现的差异性判断动物物种之间的亲缘程度。那么当我们对各个物种的完整基因组数据进行分析时，就可以通过不同物种之间的DNA 序列的同源基因对比，对生物分子的进化历史进行具体分析研究，通过这样的方式实现我们对动物基因的起源、进化和结构演变探索，有助于我们当前的动物基因改良研究。同时完整的基因组探索，为我们的动物性状和基因杂交提供了完善的参考。当然目前我们在生物分子进化方面的研究仍然拥有较大的上升空间，根据现在的已知结论，在人类和牛的基因组图谱的对比分析中，保守部分有105 种之多。在后期的基因组学研究中，人类在生命奥秘中的探索路途必将越走越远。

4.5 布设种群优质资源数据库体系

布设种群优质资源数据库，主要是为了稳定当前地球上现存的物种基因，确保各类物种的可持续发展。这主要是因为当前地球环境的日益恶化，严重影响了地球上物种的延续，很多物种都处于濒危状态。就当前的大环境来看，建设资源数据库的工作势在必行且较为紧急。在一定程度上这个工作可以称为保种，即留存下人类可知的完善基因数据库。顾名思义资源数据库体系的建立就有两个必要条件，物种的完整基因组以及优质基因组。此时就可以有效利用生物信息学的方法进行种群基因组检测，探寻最优质的基因，同时发掘新的和特点较为鲜明的基因，实现基因库数据资源的完整。

结束语

通过生物信息学在动物遗传育种中的具体运用，促进两者的紧密联系，引导生物信息学与动物遗传育种的共同成长，此时就可以借助生物信息学中的基因组数据库实现良性育种，在基因改造的过程中，需要积极进行生物功能组的相关分析，通过使用优质资源数据库体系，选择最优质的发育基因，有效调节动物发育，从而实现优良品种的培育。对于当前存在的问题，我们需要进行有针对性的探究，完善生物信息学在物种遗传育种领域的具体应用措施，为后期生物信息学运用于其他领域提供可靠的参考依据，同时也有效的促进生物物种遗传的良好发展。