生物信息学研究进展范文
时间：2023-12-21 17:00:21
生物信息学研究进展篇1
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［1］，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［2］。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［3］。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［4］。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［5］。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DN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［7］。
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［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。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［13］。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［14］。
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［15］。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［16］、水源、土地等生态环境的安全。
美国农业研究中心（ARS） 的农药特性信息数据库（PPD） 提供 334 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的16种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（Toyohashi University of Technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（IRIS） 涉及 600种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［17］。除此之外，生物信息学在生物防治［18］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。
6.生物信息学在食品安全研究领域中的应用
食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用PCR法［19］、RT-PCR法、荧光RT-PCR法、多重PCR［20］和多重荧光定量PCR等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、ELISA法、生物传感器、基因芯片等［21-25］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。
转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的DNA提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［26］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。
生物信息学广泛用于农业科学研究的各个领域，但是仅有信息资源是不够的，选出符合自己需求的生物信息就需要情报部门，以及信息中介服务机构提供相关服务，通过出版物、信息共享平台、数字图书馆、电子论坛等信息媒介的帮助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我国生物信息学发展还很不均衡，与国际前沿有一定差距，这需要从事信息和科研的工作者们不断交流，使得生物信息学能够更好地为我国农业持续健康发展发挥作用。
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生物信息学研究进展篇2
>> 结合生物信息学的中药组分结构研究思路 癌症研究的生物信息学资源 青蒿琥酯和青蒿素抗肿瘤作用及其机制的初步研究 生物信息学方法在蛋白质―蛋白质相互作用研究中的应用 生物信息学在生物学研究领域的应用 生物信息学研究生教学初探 生物信息学中的机器学习 生物信息学中的序列比对算法 生物信息学基础 整合生物信息学 姜黄素抗肿瘤作用分子生物学机制的研究进展 小鼠肝质膜蛋白质的生物信息学研究 生物信息学在农学研究领域中的应用 计算机算法在生物信息学中的应用研究 青蒿素及其衍生物抗肿瘤机制 离散数学在生物信息学专业本科教学的开展研究 有关数据仓库技术在生物信息学中应用的研究 CM和PBL教学在生物信息学中结合的应用研究和深入探索 优化生物信息学专业中高等数学教学成效的路径研究 生物背景学生的《生物信息学》课程教学思考与探索 常见问题解答 当前所在位置：）获得。Polysearch系统是一种基于网络的文本挖掘工具，用于识别分析医学文献中医学实体，如人类疾病基因、蛋白质、药物、代谢产物、代谢途径、器官、组织、细胞之间的关系等方面的综合信息[4]。在Polysearch系统中查询到的青蒿作用靶点蛋白，通过人工阅读抽提语句的方式进行校正。
1.2肿瘤作用靶点数据肿瘤相关基因或蛋白质通过应用Polysearch系统和OMIM数据库获得。OMIM 数据库（online mendelian inheritance in man），是一个大型、持续更新的关于人类基因和遗传紊乱的数据库系统，包括文本信息和相关参考信息、序列纪录、图谱等其他数据，具有及时、准确、全面和实用等特点[12]。
2方法
2.1关键靶点蛋白寻找应用Cytoscape3.2.1软件[13]，对上述信息进行可视化构网后，以Merge工具融合药物相关靶点和疾病相关靶点，寻找青蒿与肿瘤共同作用的关键靶点蛋白。
2.2蛋白质相互作用网络构建以青蒿与肿瘤相关的关键靶蛋白名为检索词，从分子相互作用数据库 BioGRID （http：//thebiogridorg/）中进行检索，并用Agilent Literature Search（http： //appscytoscapeorg/apps /agilentliteraturesearch） 文本挖掘工具从文献中获得它们之间相互作用蛋白质的信息。
2.3中心性子网络分析中心性子网络是根据网络中心度进行计算得到的网络中可能起关键性作用的部分网络。用上述信息构建的关键蛋白相互作用网络，以Cytoscape3.2.1软件进行可视化。并采用MODE模块进行中心性网络分析，获得中心性子网络。为注释各显著性高的生物学功能，采用Cytoscape3.2.1软件中的BiNGO工具，进行GO（基因本位论，简称“GO”是一个广泛用于基因功能分类的系统[14]）的聚类分析，评估存在于各GO注释中的蛋白质群[15]，以P反应蛋白质群生物学功能的显著性。
3结果
3.1青蒿与肿瘤共同作用的关键蛋白根据文本挖掘结果，应用Cytoscape3.2.1软件对青蒿与肿瘤共同作用的关键蛋白进行可视化构网，结果见图1。可以看出青蒿与肿瘤存在相互关联作用，青蒿与肿瘤共同作用的关键蛋白有8个。
肿瘤坏死因子（TNF），TNF 按其结构分2型（TNFα和TNFβ），其中由活化的巨噬细胞、单核细胞和T细胞产生的能使肿瘤坏死的因子称为TNFα（旧称TNF），由活化的T 细胞和NK 细胞产生的淋巴毒素称为TNFβ[16]。目前研究较多的是TNFα，TNFβ所知有限。TNFα具有调节机体的免疫功
能和导致肿瘤细胞坏死的特性，TNFα与各种疾病的关系紧密，在许多疾病的研究中都将其作为检测的重要指标[17]。
血管内皮生长因子（VEGF），是血管内皮细胞特异性的肝素结合生长因子，具有促血管生成活性的功能，可在体内诱导血管新生，通过与其特异性受体的结合发挥生理功能[18]。肿瘤的生长依赖肿瘤新生血管的形成，VEGF及其受体介导的肿瘤血管新生，在肿瘤的生长和转移中具有重要作用[19]。
磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），PI3K存在于体内各种细胞中，是脂激酶的一种，能募集和激活下游的靶物质而启动一系列信号联级反应，在细胞的有丝分裂、细胞存活与分化、细胞骨架的构型与重塑、血管生成、葡萄糖转运调控以及囊胞的运输中起着重要的作用[20]。PI3K与乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌等肿瘤的发生发展密切相关，已成为潜在的癌症治疗靶标[21]。
乙醛脱氢酶1（ALDH1），是乙醛脱氢酶家族1.7种同工酶之一，也是正常干细胞与肿瘤干细胞（CSC）的通用标记物之一，在多种组织（特别是肿瘤组织）中起重要作用，能催化细胞内多种醛的氧化[22]。ALDH1突变可引起细胞的生长、分化障碍，从而导致肿瘤的发生。最初被发现与恶性肿瘤对环磷酰胺类药物的耐药有关，近期研究显示其是多种恶性肿瘤干细胞的表面标志[23]。
Bcl2，是细胞凋亡通路的关键蛋白分子，包括抑制和促进细胞凋亡2类功能相反的基因。抗凋亡Bcl2家族蛋白和促凋亡Bcl2蛋白家族成员之间的失平衡是肿瘤发生的重要原因和标志性事件[24]。在人类许多肿瘤组织中，Bcl2基因的表达水平通常会发生改变，且与肿瘤细胞的多药耐药有关[25]。
MicroRNA （miRNA），是长度为1.9～2.5个核苷酸的非编码小分子RNA，具有调节细胞增殖、分化和凋亡的功能，参与调控个体发育、细胞凋亡、增殖及分化等生命活动[26]。miRNA可通过调控其靶标基因参与的信号通路，影响肿瘤的发生和发展，参与心脏疾病、血管疾病、肿瘤及神经系统等疾病的发生和发展过程[27]。
p3.8，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）是细胞内主要的信号转导系统之一，p3.8属于MAPK家族中的重要一类。p3.8介导的信号转导通路不仅在炎症、应激反应中具有重要作用，还参与细胞的存活、分化和凋亡等过程[28]。p3.8MAPK信号通路的激活参与了不同刺激所致的一些常见的恶性肿瘤细胞凋亡的启动，例如胃癌、肺癌、乳腺癌以及白血病[29]。
CASP3，细胞内凋亡通路中下游效应分子，能酶切多聚ADP 核糖聚合酶（PARP1），在主要凋亡途径中CASP3被激活而剪切细胞内底物， 从而导致DNA裂解促进细胞凋亡[30]。CASP3 基因多态与肺癌、卵巢癌、非霍奇金淋巴瘤发病密切相关[31]。
3.2关键蛋白相互作用网络应用Agilent Literature Search对青蒿和种类相互作用关键靶蛋白的信息进行分析，构建关键蛋白相互作用网络，结果见图2。图中节点表示靶点蛋白，边表示相互作用。其中有961个节点，3.3.5条边。对相互作用蛋白网络进行的GO分析结果显示，图中蛋白涉及的主要生物学过程为细胞周期、翻译后蛋白修饰、细胞周期调控、蛋白泛素化和细胞器组织的调控共5个方面，显著性检验结果见表1。
3.3中心性子网络分析应用MODE模块对图3进行中心性网络分析，得到中心性子网络见图3。图中有2.1.3个节点，93条边。对中心性网络进行GO分析结果显示，关键作用可能与甘油三酯代谢过程调控、甘油三酯代谢过程正调控、甘油三酯分解代谢过程中的正调控、出芽细胞顶芽生长调节、有丝分裂细胞周期的负调控、减数分裂细胞周期的负调控、转录因子活性的正调控等7个生物学过程有关，显著性检验结果见表2。由此可推断，青蒿可能是通过调节细胞脂质代谢过程，分解大量脂质，释放能量，降低细胞分裂速度，加速细胞凋亡等产生抗肿瘤作用。
4讨论
本研究利用文本挖掘方法探讨青蒿与肿瘤之间的关联关系，发现青蒿与肿瘤具有8个共同的蛋白靶点，包括TNF，VEGF，PI3K，ALDH1，Bcl2，MicroRNA，p3.8，CASP3。通过生物信息学方法对蛋白靶点的相互作用进行深入分析，结果显示，青蒿和肿瘤之间存在一定关系，并且是通过甘油三酯代谢过程调控、甘油三酯代谢过程正调控、甘油三酯分解代谢过程中的正调控、出芽细胞顶芽生长调节、有丝分裂细胞周期的负调控、减数分裂细胞周期的负调控、转录因子活性的正调控等7个生物学过程产生作用。由此可推断，青蒿可能是通过调节细胞脂质代谢过程，分解大量脂质，释放能量，降低细胞分裂速度，加速细胞凋亡等产生抗肿瘤作用。不断深入的研究结果也显示，青蒿素及其衍生物的抗肿瘤作用，通过多种途径抑制癌细胞的生长、增殖与转移，最终诱导其凋亡，包括诱导细胞周期阻滞、促进细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、阻断肿瘤细胞的侵袭转移等[3.2.3.5]。
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生物信息学研究进展篇3
[关键词]生物物理 交叉学科 研究生培养 创新能力
当今，科学技术综合化、整体化的发展趋势日益明显，自然科学各学科间相互交叉、渗透，形成了一系列新兴的边缘学科、交叉学科和综合性学科。学科交叉融合成为了优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点，同时也是人才培养的制高点。进入21世纪后，随着生物科学的飞速发展，物理学与生物学的交叉成为一个重要趋势，物理学中的理论模型、实验技术和计算方法在生物系统中得到了广泛应用，一些具有创新性、对生命科学和医学发展有重大推动作用的物理新技术正是在跨学科研究中发展起来的[1]。因此，国外许多研究型大学纷纷成立了生物、物理和工程学的跨学科研究组织，并积极开展交叉学科研究生教育[2]。与发达国家相比，我国跨学科研究和研究生的培养处在一个起步阶段，相关的教育模式还没有形成较为完整的体系，存在很大的发展空间[3]。如何借助跨学科研究，使研究生教育与现代科技的交叉渗透整体化发展相适应， 是研究生培养工作中一个亟待解决和加强的课题。因此，本文以生物物理交叉学科研究生培养为典型研究范例，对交叉学科研究生教育模式进行深入研究分析，并阐述实践中探索的具体方法和措施。开展生物物理交叉学科研究生教育模式探索，有利于加强学科建设，促进传统优势学科物理学、光学和生物学的发展，培育和造就新的优势学科，催生新的研究方向；有利于培养和提高研究生的创造性，造就具有复合知识结构、能力与素质的创新人才；有利于师资队伍建设，促进具有多学科知识背景的跨学科带头人的迅速成长，为申请国家重大科技课题储备人才。
一、构建交叉学科研究组织和平台，发挥现有学科优势与特色
成立跨学科研究中心、交叉学科研究实验室等跨学科组织，以此学术组织汇集来自不同学科、具有不同知识背景的研究生一起开展科学研究和学术活动，促进不同学科间的实质性渗透、交叉和融合。美国许多著名的研究型大学，如麻省理工大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校等拟定了“Bio-X”计划，组建了跨物理学和生物学的研究中心，把物理学家和生物学家集中到共同的生命科学问题研究中去，以便更好地发挥物理学的思想、理论、技术和方法在生命科学研究中的作用[4]。北京大学成立了“前沿交叉学科研究院”， 开展生物、医学、物理学、工程学跨学科研究，培养交叉学科的复合型优秀人才，在交叉学科研究生培养方面做了有益的尝试[5]。
建立交叉学科研究组织和平台， 是开展跨学科学术研究的重要保障。在此方面，以我校光学国家重点学科和生物工程教育部重点学科为依托，建设了生物单分子操纵和光量子生物探测交叉研究中心；依托我校物理电子学科，建立了生物物理测量交叉研究实验室；依托信号与信息处理学科，建立了神经生物信息学交叉研究室。吸引物理学、生物学、电子信息等不同学科的研究人员和技术力量，引进了日本理化研究所蛋白质结构研究方向的科研人员，并以此跨学科研究组织为基础，申请国家重大研究课题、国际合作项目以及重大专项课题。以教师的科学研究项目为导向，组建了三个交叉研究学术平台：（1）生物光，以生物光子学与激光医学为重点，开展生物单分子操纵和光量子生物探测交叉研究，利用光学测量手段探测各种生命信息，研究生命系统中的光效应，开发新型生物光学材料和光生物传感器；（2）生物电，主要在细胞生物电、神经生物电以及生理电信号检测方面进行理论和应用交叉研究，以电子学、生物学、计算机科学、控制科学为背景，以脑-机交互和脑控机器人研究为重点突破，进行前瞻性、交叉性的基础应用研究；（3）生物磁，进行了生物弱磁测量和生物电磁效应的交叉研究，以生物弱磁测量方法和磁场对细胞膜离子通道特性影响的实验为突破，在理论方法和实验技术上进行生物物理交叉学科研究。这些学术研究组织和平台的建立，为研究生进入交叉学科前沿技术奠定了良好的基础，有效提高了研究生培养质量和效率。
二、凝练跨学科研究方向，培育新兴交叉学科生长点
生物信息学研究进展篇4
看，更显现出其片面性和局限性。现代的情报研究在朝着自动化、集成化、流程化和智能化的方面发展，这个渐进的发展过程本身就是一个逐渐走向理解的过程，这就好像是人类对于事物的认识过程一样，首先搜集关于事物的各方面的信息，然后进行处理，简单的事物仅仅需要一些经验就可以处理了，而复杂的事物可能需要借助于工具或技术手段来处理，最后综合后得到的结果，而在大脑中得到一定认识，最终达到理解。
2.2 从情报学的研究方法来看 在这个社会信息化程度正在逐步提高的时代，情报研究方法的创新刻不容缓。信息化程度提高的一个重要表现是信息总量的激增和新旧信息更迭的加快。为适应这一挑战，情报研究在以下3个方面有所发展[4]：一方面，面对社会信息量的激增，必须通过提高搜集、分析、处理、加工和存储信息的能力，增加信息“吞吐量”，以提高情报研究成果的“产量”和“质量”；另一方面，面对新旧信息更迭加快，必须提高情报研究工作的节奏，缩短从搜集情报到产生和情报研究成果的周期，以提高情报研究的时效性；最后为进一步提高情报研究成果的精度和可信度以满足信息社会情报用户的需求，情报研究不能只停留在定性分析的水平上，必须逐步提高定量分析的比重。
目前情报学采用的研究方法主要有[5]：a.社会调查法。通过现场调查，针对社会现象搜集数据，进行分析，是搜索、跟踪、获取和开发利用情报资源的一种基本的、有效的方法。这种方法又可分为直接方法与间接方法两大类，前者主要是用现场观察法，后者又分为访问调查与调查表调查。b.引文分析法。研究文献的被使用和被引用，也就是研究质量问题。自20世纪60 年代初以来， 由于“科学引文索引”（sci）的创办，引文分析法已成为一个有相当深度和广度的情报学分支。 对引文这一线索进行研究，可以了解某项发明或技术的应用范围、现状、著作水平、学科发展趋势等。c.文献计量统计方法。文献计量是情报学与数学、统计学等相互交叉和结合而产生的研究方法。对以记录形式进行交流的各个方面进行计量统计，从中找出变化规律，建立相应数学模型，从定性与定量分析中达到掌握过去与现在的变化脉络，进而预测未来可能的变化。d.数学分析法。现代数学的许多分支在情报学的研究中都在应用，如在情报检索理论、情报传递的机制、情报采集方案的确定中，概率论、集合论、模糊数学、微分方程、运筹学等均在应用，甚至数论、图论、泛函分析、变分法等，也可以应用。e.系统分析与评价方法。对于情报系统的结构、功能和最优设计等各个侧面与总体，可通过引进系统论、控制论和信息论等方法，进行分析与评价、规划与设计，解决科技情报系统的最佳运行、实现最优服务等问题。由于系统论的研究方法众多，对某一具体研究对象来说，就需要比较不同的方法，从中选择最佳方法，以期获得最优的结果。f.历史的研究方法。进行历史的研究一般先鉴别一个历史问题，搜集有关史料，形成假说；然后进一步严格搜集与组织史料，认真加以核实，进行分析，得出结论。历史研究可以帮助我们了解情报学是如何形成的，促使我们了解过去的事件发生的原因、时间、地点与方式。g.其他方法。包括德尔斐法、内容分析法、比较分析法、哲学研究法等，这些方法多综合加以运用，近来又出现空白点分析法、聚类映像法等。
随着网络时代的来临，对许多新兴方法的研究也是方兴未艾，如科学计量法、信息计量法、网络计量法、基于文献的知识发现法、知识挖掘法和信息融合法等。这些方法及时地满足了情报研究现时展的需要，增加了观察事物的维数，丰富了认识事物的手段，更深刻地揭示了事物的本质，从而在进行信息分析的过程中逐步达到理解的层次。
因此，通过上述的分析，笔者认为情报研究是一种智能型的创新性工作，新的技术手段和研究方法也使得情报研究摆脱了过去那种隔靴搔痒的尴尬境地，真正地走向了理解之路。
生物信息学研究进展篇5
【关键词】大学本科 生物信息课程 建设 教学
生物信息学（Bioinformatics）是80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科，最初常被称为基因组信息学[1]。广义地说，生物信息学是用数理和信息科学的理论、技术和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物数据的一门学科。生物信息课程目前还属于一个新兴学科，发展时间比较短，再加上生物信息学研究的范围广、相关数据与分析工具资源繁多、涉及多学科知识、尚缺乏系统成熟的理论方法、正处在迅速发展中等一系列特点，因此该课程的发展一直面临较多的困难。但随着生物技术在社会发展中包括农业、医疗、生物技术等相关应用的越来越广泛，生物信息学的作用也越来越突出。因此，加强大学本科生生物信息学课程的建设和教学，对于促进生物信息学本身的发展和大学生自身综合素质的提高有重要意义。本文就目前大学本科生物信息课程的建设和教学策略进行探讨，为促进生物信息学发展打下基础。
1.结合课程本质，加强教材的编写
生物信息课程涉及分子生物学、生物技术、计算机网络、信息获取、数据挖掘、人类基因组等学科课程的内容，是一门非常典型的交叉学科，因此对于生物信息课程的建设要站在更高的平台上。首先，要选择合适的教材[2]。目前生物信息课程的开设还处于起步阶段，系统的教材不多。而且各学校学生的具体情况也有很大差异，因此要结合学生的具体情况，以及学校自身的授课方向，选择恰当的教材。有条件的学校应该编写校本教材，这样更有利于学生的学习。这样最大的好处在于可以形成独立的教学体系和教学大纲，并将传统的验证性实验改为设计性实验，不仅开设了课程设计，还开设了一周的本科生科研训练课程，以最大限度的激励学生学习的积极性；第二，要积极推进兄弟院校间的交流。作为一门新兴的交叉课程，不同学校间所总结的经验各不相同。为了尽快提高教学效率，推进课程的发展，必要的交流是非常重要的。通过交流，可以有效的节省各自摸索的时间，使教材的编写和其他相关的教学研究更有目的性。
2.加强教学与科研相结合，提高学生的实践能力
生物信息学是一门以生物技术、统计等相关知识为基础的课程，因此试验和实践在此门课程中非常重要。一方面是教师自身要积极地参与科研，用更多前沿的理论和实践知识来武装自己的头脑，这样才能在教学实践中用更加具有说服力的知识吸引学生。另一方面，教师也需要结合自身实际情况组织学生参与科研实践。比如华中科技大学的生物信息课程，就在教学过程中有效推行了“学研”结合的注重素质与能力培养的教学方法[3]。经过实践，不少本科生在课程学习过程中对很多生物信息学问题产生了浓厚兴趣，并自主地利用课余时间进行研究，不但有效提高了实际动手能力和学习知识的主动性，而且有的本科生在课程结束不久便完成甚至正式发表了优秀的研究论文。
3.转变课堂模式，充分利用现代教育技术
生物信息学课程之中有很多都是非常抽象的知识，如果教师单纯的用板书去描述，用语言去讲解，可能会影响教学效果。因此，在教学实践中，教师要充分利用现代教育技术，包括计算机、网络、多媒体等，用更为直观形象、便捷的方式来激发学生的学习兴趣，拓展学生思维[4]。比如在讲解蛋白质二级结构预测时，教师就可以用Flash形象将这种螺旋、折叠和无规则卷曲的特征做出来，然后慢慢的一帧一帧的去播放，让学生可以立体地看到不同结构的区别，这样学生自然就会慢慢的产生兴趣。另外，教师还可以利用网络平台，让学们分小组对一些现象进行研究，通过文献查阅、分析交流，将结果做成PPT，展示给全班同学，以此来调动学生们的主体性，使他们更好地参与课堂活动。
4.结语
生物信息学是生命科学和信息科学等多学科交叉融合的新兴学科，是当今全球最具发展前途的学科之一。但是，生物信息课程作为一门新兴课程，其课程建设和教学模式必然有很多问题存在。因此，结合教学实践不断的加强对该门课程的研究，这对于进一步发展生物信息课程，以及目前正在广泛开始的生物信息专业的发展，都具有举足轻重的意义。为此，我们就需要一方面要提高教师自身的综合素质，另一方面还要加强该门课程所需要的实践条件，只有这样才能更快、更好的促进生物信息课程的快速发展。
参考文献：
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生物信息学研究进展篇6
关键词：信息素养；物理学；毕业论文；高等教育
作者简介：刘婷婷（1978-），女，山东泰安人，泰山学院物理与电子工程学院，讲师；孙海滨（1974-），男，山东泰安人，泰山学院物理与电子工程学院，副教授。（山东 泰安 271021）
基金项目：本文系山东省教育科学“十一五”规划课题（课题编号：2010GG042）的研究成果。
中图分类号：G642.477 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0175-02
信息素养是人们的一项基本生存技能，它形成了终身学习的基础，[1]是人们成为信息化社会中独立的终身学习者的关键。信息素养是当代大学生必须具备的基本素养之一，信息素养主要表现为：熟练运用信息技术工具的能力；敏锐的信息意识及主动获取信息的能力；收集、整理、评估、利用、传递和交流信息的能力；良好的信息协作意识与合作能力；信息免疫能力及信息伦理道德修养；将所获得的信息用于问题解决，进行创造性思维活动的开发能力。[2]
大学生信息素养的培养是一项系统工程，不应该也不可能脱离专业课程的教学。为了获得最佳的信息素养教育目标，必须实现信息素养教育与专业课程教学的有机整合，即实施专业信息素养教育。专业信息素养教育是基于学科的专门信息素养，是高等教育各专业课程体系的前提和基础。[3]
结合专业课程教学实施信息素养教育，培养物理学专业学生的信息素养是非常有效的一个现实途径。对于物理学专业学生而言，信息素养是物理学专业素养、文化素养和信息技术应用能力的交集。[4]在物理学专业课程的教学中，教师要注意将信息素养的培养要素有机融入教材、认知工具、网络以及各种教学资源中，在各个教学环节渗透信息素养教育，以满足大学生对海量信息的迫切需求，进而更好地实现专业课程的教育教学目标。[5]
一、基于毕业论文写作的信息素养教育目标――以物理学专业为例
作为物理学专业学生重要学习环节的毕业论文写作，是一种重要的专业实践教学形式，是全面发展学生信息素养的一个有效途径。教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会制订的《高等学校物理学本科指导性专业规范》指出：“论文内容可以是理论研究、实验研究、文献综述、调研报告或应用开发。论文应具有完整性和一定的系统性，对所研究的问题应有比较充分的调研，分析具体，结论可靠。提交的论文应符合通常科技论文的规范和要求，内容基本正确。对论文的评价重点是学生的学风、对知识的综合掌握、应用能力、分析能力和解决问题的能力”。[6]
因此，结合物理学专业特点制订毕业论文写作的信息素养教育目标就显得非常重要。因为科学合理的信息素养教育目标，能够促使学生主动将信息素养能力纳入自身能力建设中，使学生的信息素养能力随着专业知识的增长而得到不断的强化，并最终成为保障其终身学习的一种能力。[7]
对于物理学专业学生而言，基于毕业论文写作的信息素养教育的总目标是在发展学生物理学专业素养的同时，促进信息素养的发展，使学生成为终身学习者。具体的信息素养教育目标：一是使学生掌握信息检索策略，学会运用专业数据库，具备检索物理学专业信息的良好能力；二是使学生学会批判性的运用所获得的信息，并选择有益信息融入自己的知识结构和价值体系，会在所获取信息的基础上进行初步的学术创新；三是在论文写作过程中遵循学术规范、学术道德和信息道德；四是在答辩过程中能够有效的传递、交流信息。
二、基于毕业论文写作的信息素养教育策略
毕业论文写作中的信息素养教育是基于物理学专业情境的学习过程。这种渗透式的专业信息素养教育可以使学生巩固所学物理学专业知识，扩大知识面，发展学术素养，全面提升信息素养。
1.通过论文选题培养学生的信息检索能力
物理学专业学生的毕业论文选题可以是教师科研项目的组成部分，也可以在教师指导下自由选题。例如，与教师科研项目相关的毕业论文题目：一维三原子链的晶格振动分析，一维线性谐振子薛定谔方程的数值计算，相互作用带电粒子运动轨迹的数值模拟与分析，航天器变轨过程分析，光学涡旋的产生及衍射特性，数字全息显微技术研究，光学实验中的图像处理与应用，等等。学生参与教师的科研项目，可以增加科研实践机会，拓展物理学专业知识视野。学生在导师的指导下自主选题时，要综合考虑自己的知识掌握情况和专业能力，并根据自己的专业兴趣选定论文题目。学生可以从科学研究中尚未解决的难点问题，以及公众关心的热点问题中自主选题，也可以在他人研究成果的基础上进行选题。无论如何选题，都是以大量信息为基础的，充分利用信息，善于捕捉为己所用的信息，了解课题的学术意义、学术创新和国内外最新进展，就会大大拓宽研究思路。[8]
在论文选题过程中，课题检索是一个必不可少的环节。通过课题检索，有助于学生掌握各种物理学专业数据库的检索途径、方法和技巧，如学会熟练运用中国知网、超星数字图书馆、万方数据库、维普等中文数据库的使用方法，了解SCI、EI、ISTP、EBSCO、IOPP、Science Direct、SpringerLink、IEEE Xplore等外文数据库的使用方法。这样可以督促学生自觉主动地利用图书馆的各类馆藏文献资源进行自主探究学习，使学生学会课题检索，掌握文献检索知识，丰富信息知识，巩固所学物理学专业知识，使学生的专业信息能力得到发展。
2.通过文献综述培养学生的信息能力
在确定好论文题目之后，学生需要进一步进行文献的检索和整理，并在此基础上进行文献综述。文献综述是指在全面掌握、分析与课题相关文献的基础上，对该课题在一定时期内的已有研究成果进行分析、归纳、整理和评述而形成的论文。文献综述一般要对研究现状进行客观的叙述和评论，以便预测发展、研究的趋势或寻求新的研究突破点。[9]
在文献检索过程中，教师要指点学生注意文献资料的新颖性、价值性和真实性，引导学生科学合理的筛选、评价所获取的信息资源，提取有价值的信息内容，并将收集到的文献资源进行分类，将其融入到自己的知识体系中。在此基础上，应充分利用所获取的信息，完成文献综述。当然，本科生的文献综述只要能够对已有研究成果进行较为全面的分析和述评即可。文献综述的作用体现在多个方面：第一，充分了解课题的全面情况，把握课题的发展规律，熟悉已取得的成果和存在的问题，以及从事该课题工作的主要学者的成就和水平；[10]第二，可以培养学生熟练运用信息检索工具的能力以及根据主题收集信息、整理信息的能力；第三，文献综述对参考文献的要求可以帮助学生掌握学士学位论文的规范要求；第四，文献综述可以有效减少学生的抄袭现象，便于对学生进行信息伦理道德教育。
3.通过毕业论文写作全面提升学生的信息素养
毕业论文的写作不仅需要学生掌握系统的物理学专业知识，还需要学生具备复合型的知识结构、良好的逻辑思维能力和扎实的文字功底。在论文写作过程中，学生要充分利用所占有的各类信息资源，运用各种创造性思维，在综合归纳材料、分析实验数据的基础上形成自己的见解。
教师要指导学生掌握论文写作的各个细节，如要让学生掌握科技论文的结构：一是论文前置部分，包括封面、题名、中英文摘要、目录；二是主体部分，包括引言、材料和方法、结果与分析、讨论、结论、致谢、参考文献；三是附录；四是致谢。在开始论文写作前，要列出论文的写作提纲。写作提纲要提纲挈领、主次分明、组织合理。在写论文的主体部分时，要注意结构严谨、层次清楚、文字通顺、衔接自然、用语符合技术规范，图表清楚，格式规范。论文中的论据应该真实可靠；论证要合情合理；论述要具有科学性、专业性、创新性；结论与全文观点要保持高度的一致性。
4.通过论文答辩评价学生的物理学专业信息素养能力
论文答辩是毕业生在规定时间内展示自己毕业论文的研究内容、研究方法和主要结论，由答辩委员会就论文进行点评，指出优缺点及修改意见的过程。论文答辩是学生展示、交流毕业论文成果及学业成就，检验学生信息能力的重要环节。通过论文答辩可以全方位检验学生对所写论文的认知程度，对物理学专业知识的掌握程度及运用能力，运用论文观点回答问题的应变能力，以及对文中创新点的解释能力。
三、结论
信息素养教育与专业课程学习的有机整合是发展大学生信息素养的最佳途径。物理学专业学生的毕业论文写作，是基于物理学专业情境的学习过程，是专业素养教育与信息素养教育的有机整合。通过毕业论文写作，可以丰富大学生的信息知识，拓展信息视野，锻炼信息能力，培养信息道德。因此，毕业论文写作既是一种重要的专业实践教学形式，也是全面发展学生物理学专业素养和信息素养的一个有效途径。
在毕业论文写作过程中，教师可以把信息检索、信息获取、信息评价、信息创新、信息交流、信息伦理等内容渗透到论文写作的各个环节，如文献查阅、开题报告、中期检查、文献综述、论文提纲与结构、论证方法、实验研究、数据处理、图表处理、论文撰写与排版、文献引用等。与此同时，指导教师自己也应在教学过程中不断学习，更新自身的知识结构和思维方法，不断优化教学，探索出适合信息素养教育的教学方法；教师自身也要采取有效措施提升信息能力，发展信息素养，在教学过程中与学生共享各类信息，充分实现师生的有效互动。[11]
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生物信息学研究进展篇7
关键词：生物信息学；高素质应用型人才培养；不足
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0156-02
21世纪是生命科学的世纪，应人类基因组计划（human genome project，HGP）和生物科学迅猛发展的要求，迅速兴起的生物信息学（Bioinformatics）成为生命科学浪潮中的弄潮儿。生物信息学是由林华安博士于1987年提出的，而它的起源可以追溯到20世纪50年代末计算机在生物研究中的应用。到20世纪末期，伴随着计算机技术和网络技术的革命性发展，生物信息也突飞猛进地发展起来。它的诞生和发展是应时所需，是历史的必然，已经悄然渗透到生物科学的每一个角落。生物信息学是一门交叉科学，它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。生物信息学现已迅速发展成为当今生命科学最具吸引力和重大的前沿领域，为生物学、计算机科学、数学、信息科学等专业的高素质人才提供了更广阔的发展天地。生物信息学不仅是一门新学科，更是一种重要的研究开发工具。从科学的角度来讲，生物信息学是一门研究生物和生物相关系统中信息内容与信息流向的综合系统科学。只有通过生物信息学的计算处理，人们才能从众多分散的生物学观测数据中获得对生命运行机制的系统理解。生物信息学专业是教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中新增的一个目录外专业，专业代码070403W，在今年教育部新颁的《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中专业代码调整为071003，设在生物科学类。从2002年起，我国一些高等院校开始向教育部申请设立生物信息学本科专业，目前有武汉大学、西南交通大学、河北大学、同济大学、浙江大学、苏州大学、华中科技大学、太原理工大学、重庆邮电大学、山西农业大学、湖南农业大学、哈尔滨医科大学、福建农林大学、南方医科大学等14所高校学校先后获得批准。湖南农业大学是湖南省目前唯一经教育部批准设立生物信息学本科专业的学校。湖南农业大学生物信息学专业2004年获教育部批准成立，2005年正式开始招生。2005年招收65人，2006年招收46人，2007年招收55人，2008年招收45人，2009年招收47人，2010年招收45人，2011年招收51人，2012年招收48人，经过八年的建设，已经毕业四届学生，积累了一定的办学经验，对生物信息学的专业内涵、人才培养目标、教学内容、课程设置等有了较深刻的认识。具体地说，我们积极开展专业调研工作，学习和借鉴国内外高校专业建设的经验，根据本专业教学规范，制定和修订了较科学的教学计划、教学大纲和考试大纲。根据专业建设的需要，积极引进专业教师，师资队伍的规模逐步扩大、知识结构不断优化，专业培养目标基本明晰，教育管理水平得到提高。虽然通过大家的努力，我们在生物信息学的专业建设和人才培养方面取得了一定成绩，但在高素质应用型人才培养方面存在一些不足，主要表现在：
1.缺乏标准的生物信息学高素质应用型人才培养模式。由于设立生物信息学专业的高校有综合性大学、农业院校、医科大学、电子信息院校等，对生物信息学专业人才培养的认识各异，造成课程设置的侧重点存在较大差异。事实上，国外在生物信息学专业的课程设置方面也缺乏成功的经验，围绕“哪些是生物信息学专业的必修课程”和“生物信息学专业的本科生需要哪些基本背景”之类的问题争议颇多。我国高等教育的传统模式在创新性人才和交叉学科人才的培养方面本身就存在不少薄弱环节，如何通过生物信息学专业课程教学与实践加强学生的研究能力，从而加快培养不同专业背景的“复合型”人才是摆在我们面前的一项艰巨任务。
2.生物信息学专业实践教学平台建设有待进一步完善和加强。高等学校的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。实践教学与理论教学共同担负着培养高素质人才的任务，在提高学生实践能力、培养应用型人才方面具有更重要的作用。随着知识经济的发展，素质教育的深入，高教质量工程的实施，实践教学改革的开展，打造、建设和优化生物信息学专业实践平台以培养高素质生物信息学专业人才显得极其迫切和极为重要。目前，我校关于生物信息学专业学生实践能力培养的专业实践平台还存在许多不足，主要表现为以下四个方面：（1）专业实验室建设明显滞后。目前与生物内容相关专业实验在植物科学部级实验教学中心的实验室开展；生物数据挖掘、生物软件开发和生物信息分析等相关专业实验在生物安全省级实践教学中心的计算机房开展；至今为止还没有一个真正意义上的生物信息学专业实验室，这对实验教学开展、学生科技活动进行与辅导、课程设计和毕业设计教学开展与辅导、教学科研工作的深入造成极为不利影响，并随着研究生的招生，实验室建设严重不足问题将更显突出。（2）课程教学体系系统性差。由于生物信息学是一个新兴学科，生物信息学专业在我国的创办时间不长，在生物信息学专业实践教学方面没有多少成功的经验值得借鉴，加上专业建设时间不长，这方面自身经验积累不足，许多想法和思路有待验证、改善和落实，实践教学内容设置、内容衔接和效果评估建设等方面还欠缺，传统性实验开展较多，开放性实验开展过少，最新技术方法（如：云计算）和社会对专业技术新要求在专业实验教学中融入还不够，内容还不成体系，系统性还存在许多不足。（3）开放型实践教学体系建设还是空白。目前高校对开放实验改革中进行的实践和探讨基本上停留在把少部分实验项目改革成了开放实验，开放实验内容单调简单、面窄浮浅、不成体系，系统性和创新性非常欠缺，效果往往达不到预期要求，也远不能满足不断学科发展和社会发展需要。我校生物信息学专业开放性实践教学体系建设也同样处于空白，关于生物信息学专业开放性实践教学体系建设需要紧急推动和落实。（4）实习基地建设还存在不足。目前，我校生物信息学专业还没有专门的校外实习基地，影响了学生实践动手能力的提高。
3.师资队伍需要进一步优化。教师队伍的素质、水平决定了专业建设的质量。生物信息学是一个交叉学科，生物信息学专业需要既熟悉生物学背景，又要熟悉信息类知识的专业课教师和学术带头人。目前，我校生物信息学系现有专职教师10人，其中教授5人，副教授2人，有博士学位的9人。听起来实力蛮雄厚，但真正科班出身、从事生物信息研究的老师并不多，很多是从原植物保护专业的师资调整过来的，有些是近年引进的，还没有形成稳定的学术梯队。还没有科研及教学成果奖，也没有主编规划教材出版，师资队伍的学术水平尚待进一步提高，师资队伍需要进一步优化。
4.教育教学改革需要进一步深化。生物信息学专业开办了八年，我们在教学改革建设方面也做了一些工作，但需要进一步深化；在人才培养模式、实验室建设、课程建设等方面做了一点探索，获得湖南农业大学教改项目4项，如2006年的《生物信息学专业建设及人才培养模式的探索》、《生物信息数据处理中心开放式实验室建设与服务模式研究》，修改了培养方案，发表了几篇教学教改论文。在教学手段上，本专业教师能够结合生物信息学学科特点，开展利用现代化手段进行辅助教学的教学改革探索，我们鼓励教师积极使用一些优秀的教学软件，也鼓励教师结合自己的教学经验，努力开发电子课件，对于学生的深入学习起到了重要的作用。我们在教学改革方面虽然做了一些工作，但远不能适应本专业的发展要求。
5.就业渠道拓展不够。由于生物信息学专业是新兴的专业，专门的产业尚没有完全成熟，目前主要分布在医药产业和信息产业之中，因此，就业渠道有待扩展。
当前，生物信息学在国内外的发展基本上都处于起步阶段，各国所拥有的条件也大体相同。因此，这是我国生物信息学研究赶超国际先进水平的极好机会。生物信息学研究投资少，见效快，可充分发挥我国基因信息资源丰富的优势，以及湖南农业大学在生物学领域，尤其是微生物基因组研究方面的特长，经过十几年或更长时间的努力，湖南农业大学的生物信息学专业有可能会成为湖南省的优势特色专业。
参考文献：
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基金项目：湖南省普通高等学校教改项目“生物信息学专业理论教学与教学方法改革”（2013-160）和湖南农业大学校级教改项目（A2013057）。
作者简介：周玮（1977-），女，湖南永顺人，博士，讲师，主要研究方向为生物信息学的教学和科研。
生物信息学研究进展篇8
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［1］，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［2］。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［3］。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［4］。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［5］。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［7］。
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［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。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［13］。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［14］。
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
[1] [2] [3]
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［1］。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。
.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［1］、水源、土地等生态环境的安全。
美国农业研究中心（ARS） 的农药特性信息数据库（PPD） 提供 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（Toyohashi University of Technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（IRIS） 涉及 种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［1］。除此之外，生物信息学在生物防治［1］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。
.生物信息学在食品安全研究领域中的应用
食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用PCR法［1］、RT-PCR法、荧光RT-PCR法、多重PCR［］和多重荧光定量PCR等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、ELISA法、生物传感器、基因芯片等［1-］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。
转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的DNA提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。