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        組學生物技術
        ——系統(tǒng)性揭示生命活動奧秘

        2021-01-28 19:27:50趙圣國
        生物技術通報 2021年1期
        關鍵詞:生物功能活動

        趙圣國

        (中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193)

        生物體生命活動是一個復雜的、系統(tǒng)性的過程,是宏觀與微觀、環(huán)境與機體、時間與空間的綜合作用結果。動植物的生命活動是機體的整體活動,隨著研究的深入,科學家已經從器官、組織、細胞水平研究,進入核酸、蛋白質等大分子物質水平研究。微生物的生命活動相對比較簡單,每個細胞可以構成獨立生命單元,進行生長、繁殖和發(fā)揮功能,但是微生態(tài)研究常從整體上探討微生物功能。隨著分子生物學的快速發(fā)展,生物學家從縱向研究的角度,圍繞某個生物表型或功能,解釋了發(fā)揮作用的細胞、功能基因、調控基因、信號分子、修飾分子等,為揭示生命活動提供了大量可靠的科學證據。然而,生物體作為復雜的機體,往往不是幾個基因就能解釋某個功能與變化。因此,采用系統(tǒng)生物學思維,來研究生物體系統(tǒng)組成成分的構成與相互關系的結構、動態(tài)與發(fā)生規(guī)律,將有助于從整體上理解生命活動。

        組學是系統(tǒng)生物學的重要組成內容,包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、表型組學、微生物組學等,旨在從整體上揭示生命活動規(guī)律,促進對復雜生物體的整體認識。隨著高通量測序技術和質譜技術的快速發(fā)展,近年來組學生物技術被越來越多的用于生命科學研究,已經成為引領生命科學前沿的突破性技術。組學技術通常不進行任何試驗假設,針對某一表型、功能或疾病,從眾多的生物大分子中篩選出相關聯(lián)的或發(fā)揮作用的重要基因、蛋白質或代謝物等,從而為后續(xù)分子生物學研究提供靶標或方向。組學技術的優(yōu)勢就在于從整體上、眾多因素中,找到了發(fā)揮作用的重要分子,避免了“盲人摸象”式的科研結論偏差。

        組學生物技術涵蓋生物試驗設計、樣品采集與處理、基因或蛋白等分子的提取與檢測、大數據處理與統(tǒng)計等流程內容,既涉及生物試驗,又涉及生物信息分析,并且生物信息分析的影響或作用更為突出。隨著生物信息學的發(fā)展,新的算法不斷出現(xiàn),流程搭建越來越成熟,可視化展示逐步完善,有力提高了組學結果的易理解性,大大加快了組學技術的在生命科學研究中的應用速度。

        組學生物技術的應用已經非常廣泛,在醫(yī)學、農業(yè)、生物學、微生物學等領域積累了大量的研究成果,為認識生命活動規(guī)律、維護人體健康、促進農牧業(yè)發(fā)展等起到了重要作用。相信將來,隨著組學技術不斷完善,在這些領域的應用也會“遍地開花”。

        本期“組學生物技術”專刊組織了國內長期從事組學生物技術研究的團隊與專家,介紹了不同組學技術的原理與方法,展示了組學在不同領域的應用研究成果,創(chuàng)新性明顯,研究成果前沿性突出。希望本??瘍热輰氖孪嚓P領域研究的研究學者、學生和企業(yè)技術人員有參考價值。特別希望有志之士能不斷完善組學生物技術方法,也特別歡迎更多學者將組學技術應用到自己的生命科學研究之中,讓組學結出更多的碩果。

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