棉花分子生物学数据库构建及其应用

摘要

本研究以公共数据库为基础，结合棉花遗传与育种实际，构建了以核酸为主的棉花专门化分子生物学数据库，及棉花遗传育种研究室的专业网站。基于Apache环境，实现了wwwBLAST的本地化服务。利用phrap和blast软件，建立了核酸序列电子自动延伸系统。从基因组水平上，对陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉三个棉种的ESTs进行了同源性分析和比较。获得主要结果如下： 1．以Dreamweave为框架构建了棉花遗传育种研究室的专业网站。以MySQL作为后台数据库，以Apache为服务器，用PHP语言，在Linux操作系统下构建了棉花分子生物学数据库系统，包括用户登录系统、数据库查询系统和数据库管理系统。数据库查询系统包括EST数据库、STS数据库、HTGS数据库、GSS数据库、引物数据库和拟南芥参照数掘库。其中，棉花EST数据库的记录量超过28万条。 2．基于apache环境，在Linux操作系统下，实现了wwwBLAST同源序列检索程序的本地化服务。在脱机状态下使用blast进行同源性比对，检索方式、参数选择、结果格式与NCBI网站上的blast同源比对类似，弥补了公共数据库中比对缺乏针对性，比对结果复杂等缺点，使棉花的数据查询和序列比对变得更加方便、快捷、稳定和安全。 3．在Linux操作系统下，用，perl语言和shell语言，运用phrap软件和blast软件，建立了核酸序列电子自动延伸系统，使棉花的ESTS得到有效、快速延伸。经过电子延伸的序列，可用RACE技术进行验证，为获得新基因及全长cDNA序列提供重要参考。 4．从基因组水平上，通过BLAST和GO对陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉三个棉种的ESTs进行同源性的分析与比较，结果表明无论从GC含量、功能比较、同源性分析方面，都表现出较高保守性。将这三个棉种的ESTs分别同水稻的蛋白库、拟南芥的蛋白库和其他植物的EST拼接后的序列库进行BLASTX、BLASTN和TBLASTX同源比对，得到各自的唯一序列：陆地棉为3134条，亚洲棉为1577条，雷蒙德氏棉为2508条。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1生物信息学简介

1.2计算机在生物信息学中的应用

1.3生物信息学常用软件

1.4重要生物信息学数据库简介

1.5 ESTs简介

1.6本研究的目的与意义

2数据库系统的设计及其应用

2.1棉花EST数据库的构建

2.1.1棉花ESTs的来源和处理

2.1.2棉花EST序列格式

2.1.3挑选棉花EST序列程序

2.1.4棉花EST数据库的数据录入

2.2其它棉花序列数据库的建立

2.3参照数据库的建立

2.4构建棉花分子生物学数据库系统

2.4.1数据库开发环境

2.4.2棉花分子生物学数据库系统的构建

2.5 wwwBLAST程序本地化实现

2.5.1本地化wwwBLAST软件的安装

2.5.2本地化BLAST系统的使用

2.5.3本地wwwBLAST软件的配置

2.5.4 BLAST分析环境的使用

2.6核酸序列电子自动延伸系统的建立

2.6.1电子延伸的生物信息学策略

2.6.2电子延伸程序设计

2.7陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉的ESTs同源性比较

2.7.1三个棉种ESTs的GC含量分析

2.7.2三个棉种ESTs的功能分析

2.7.3三个棉种ESTs的保守性分析

2.7.4三个棉种ESTs中的唯一序列识别

3结果与分析

3.1棉花分子生物学数据库系统

3.2棉花遗传育种研究室网站构建

3.3本地化BLAST检索系统

3.4核酸序列电子自动延伸系统

3.5陆地棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉的ESTs同源性比较

3.5.1三个棉种ESTs的GC含量分析

3.5.2三个棉种ESTs的功能分析

3.5.3三个棉种ESTs的保守性分析

3.5.4三个棉种ESTs中的唯一序列识别

4讨论

4.1计算机硬件对本研究的影响

4.2电子自动延伸系统的影响因素

4.3问题与展望

5结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢