資源|七大模式生物數(shù)據(jù)庫

日期：2019-08-29 10:37:28

模式生物指的是可用于研究與揭示生命體某種具有普遍規(guī)律的生物現(xiàn)象的一類生物。選定為模式生物的物種一般有3大特點(diǎn)。一是有利于回答研究者關(guān)注的問題，生理特征能夠代表生物界的某一大類群；二是世代短、子代多、易于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng)繁殖、遺傳背景清楚；三是容易進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，特別是遺傳操作以及表型分析。

基于此，模式生物學(xué)也應(yīng)運(yùn)而生，該學(xué)科就是利用模式生物來研究生物學(xué)問題的學(xué)科，由于生物進(jìn)化的保守性，從一種實(shí)驗(yàn)生物得到的有關(guān)基因性質(zhì)或功能方面的信息往往也適用于其他生物。因此研究人員可以利用一些技術(shù)上更容易操作的生物來研究高等生物的生物學(xué)問題。

本文中，我們整理了目前認(rèn)可度比較高的模式生物常用數(shù)據(jù)庫，希望能給您在模式生物選定中提供便利。

7大模式生物數(shù)據(jù)庫閱讀指引：

1、小鼠-MouseGenome Informatics

2、黑腹果蠅-FlyBase

3、大鼠- RatGenome Database

4、非洲爪蟾-Xenbase

5、斑馬魚-Zebrafish Information Network

6、擬南芥 - TheArabidopsis Information Resource

7、面包酵母-Saccharomyces Genome Database

小鼠

Mouse Genome Informatics

網(wǎng)址：http://www.informatics.jax.org/mgihome/projects/aboutmgi.shtml

小鼠，亦稱小白鼠，是由小家鼠演變而來，屬于脊椎動(dòng)物門、哺乳綱、嚙齒目、鼠科動(dòng)物。小鼠具有體小、飼養(yǎng)管理方便、易于控制和繁殖快等特點(diǎn)。一般出生后3周即可斷乳。它廣泛分布于世界各地，經(jīng)過長期人工飼養(yǎng)選擇培育，目前已擁有大量的具有不同特點(diǎn)的近交系、突變系和封閉群，并已形成多種國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)品系，被廣泛應(yīng)用于各種營養(yǎng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中。

小鼠個(gè)體小，體表面積相對較大，喜群居于光線較暗的環(huán)境，晝伏夜動(dòng)。雜食，無汗腺，對環(huán)境適應(yīng)性差，辨色能力弱，聽覺嗅覺敏銳。有多種毛色。它是生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中最重要的模式生物之一?？蒲腥藛T根據(jù)目前大量小鼠研究數(shù)據(jù)建立了一個(gè)名為MGI（Mouse Genome Informatics）的小鼠數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫如下圖所示：

MGI是深得廣大科學(xué)家們好評的實(shí)驗(yàn)室小鼠的數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫整合了小鼠的遺傳組、基因組和生物學(xué)數(shù)據(jù)，旨在促進(jìn)人類健康和疾病的研究。例如，我們在搜索框中搜索TP53后，頁面上會(huì)出現(xiàn)一系列的信息，包括遺傳信息、相關(guān)疾病、突變、等位基因和表型、不同組織中的表達(dá)水平及與其他互作蛋白。除此之外還包括基因（GO）注釋信息、序列和蛋白質(zhì)信息及相關(guān)分子試劑。

黑腹果蠅

FlyBase

網(wǎng)址：http://www.informatics.jax.org/mgihome/projects/aboutmgi.shtml

果蠅廣泛地存在于全球溫帶及熱帶氣候區(qū)，由于其主食為酵母菌，且腐爛的水果易滋生酵母菌，因此在人類的棲息地內(nèi)如果園，菜市場等地區(qū)內(nèi)皆可見其蹤跡。果蠅屬于果蠅科果蠅屬昆蟲。除南北極外，目前已被發(fā)現(xiàn)了的果蠅約1,000種。大部分的物種以腐爛的水果或植物體為食，少部分則只取用真菌，樹液或花粉為其食物。

果蠅被廣泛用作遺傳和演化的室內(nèi)外研究材料，尤其是黑腹果蠅易于培育。黑腹果蠅也稱黑尾果蠅（學(xué)名：Drosophila melanogaster），是被人類研究得最徹底的生物之一，為模式生物。其名字源于它喜好腐爛的水果以及發(fā)酵的果汁。

黑腹果蠅在1830年首次被描述。而它第一次被用作試驗(yàn)研究對象則要到 1901年，試驗(yàn)者是動(dòng)物學(xué)家和遺傳學(xué)家威廉·恩斯特·卡斯特。他通過對果蠅的種系研究，設(shè)法了解多代近親繁殖的結(jié)果和取自其中某一代進(jìn)行雜交所出現(xiàn)的現(xiàn)象。1910年，湯瑪斯·亨特·摩爾根開始在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培育果蠅并對它進(jìn)行系統(tǒng)的研究。之后，很多遺傳學(xué)家就開始用果蠅作研究，并且取得了很多遺傳學(xué)方面的知識(shí)，包括這種蠅類基因組里的基因在染色體上的分布。截至2017年，已有8項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)是與果蠅的研究相關(guān)。

FlyBase是一個(gè)在線生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫，主要存儲(chǔ)的是昆蟲家族果蠅科的遺傳和分子數(shù)據(jù)的。FlyBase包含完整黑腹果蠅基因組信息，而且每年會(huì)根據(jù)最新研究更新幾次。另外，該數(shù)據(jù)庫還可以搜索上個(gè)世紀(jì)果蠅遺傳學(xué)研究的參考書目。根據(jù)參與科學(xué)家可以搜索當(dāng)前研究人員的信息以及當(dāng)前研究人員之間關(guān)系圖。此外，該網(wǎng)站還提供了一個(gè)大型圖像數(shù)據(jù)庫，展示了全基因組和一些詳細(xì)介紹胚胎發(fā)生的視頻。

大鼠

RatGenome Database

網(wǎng)址：https://rgd.mcw.edu/

大鼠（Rat；Rattusnorvegicus）是鼠科多種嚙齒動(dòng)物的統(tǒng)稱，常指本科多種不相關(guān)物種，其中褐鼠是最常見的大鼠之一。習(xí)性與小鼠類似，但在激怒、襲擊抓捕時(shí)易咬手，尤其是哺乳期的母鼠更兇險(xiǎn)，常會(huì)主動(dòng)咬工作人員喂飼時(shí)伸入鼠籠的手。大鼠對實(shí)驗(yàn)條件反應(yīng)較為近似，被譽(yù)為精密的生物研究工具，被廣泛用于內(nèi)分泌、藥物、行為學(xué)、老年病學(xué)、腫瘤、感染性疾病、心血管疾病及中醫(yī)藥等方面的研究，并具有多個(gè)品種、品系，可供不同實(shí)驗(yàn)選用。

大鼠基因組數(shù)據(jù)庫（RGD）成立于1999年，是大鼠基因組學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)表型、疾病和功能數(shù)據(jù)的首選，沒有之一。而且，這個(gè)數(shù)據(jù)庫有個(gè)很貼心的地方，里面包含了大鼠、人和小鼠基因組學(xué)對比數(shù)據(jù)，為廣大科學(xué)研究者提供了跨物種數(shù)據(jù)比較。另外，大鼠基因組數(shù)據(jù)庫RGD具有強(qiáng)大的在線分析和可視化功能。

非洲爪蟾

Xenbase

網(wǎng)址：http://www.xenbase.org/entry/

非洲爪蟾（African clawedfrog），又稱爪蛙，是一種原產(chǎn)于撒哈拉以南非的水生青蛙，是一種重要的模式生物。目前已發(fā)現(xiàn)20余種，其中，非洲爪蟾和熱帶爪蟾是研究最熱的兩個(gè)種屬。它們是脊椎動(dòng)物胚胎學(xué)和發(fā)育、基礎(chǔ)細(xì)胞和分子生物學(xué)、基因組學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和毒理學(xué)以及模擬人類疾病的重要研究對象。

它們可以長達(dá)12厘米，頭部及身體扁平，呈蛋型和流線型，沒有外耳或舌頭。其后腳上有3趾短爪，是用來挖泥來躲避掠食者。由于沒有舌頭只能利用其前肢攪食水中的脊椎動(dòng)物，自然條件下非洲爪蟾以小魚、蝦、蟹、昆蟲為食，進(jìn)食時(shí)常迫不及待地用前肢的三只長爪將食物撥進(jìn)口中。

Xenbase數(shù)據(jù)庫是從1999年開始開放，推出了X.laevis和X. tropicalis Xenopus兩個(gè)品種。它旨在為全球科研工作者提供更全面、綜合性強(qiáng)且易于使用的網(wǎng)絡(luò)的資源。該數(shù)據(jù)庫里面包含了目前所有研究中非洲爪蟾的基因組、表達(dá)和功能信息。

斑馬魚

Zebrafish Information Network

網(wǎng)址：http://zfin.org/

斑馬魚(Barchydanio reriovar)，又名藍(lán)條魚，是淡水水族觀賞魚，原產(chǎn)于印度、孟加拉國，因全身布滿多條深藍(lán)色縱紋似斑馬而得名。斑馬魚身體延長而略呈紡錘形，頭小而稍尖，吻較短。它也是科學(xué)研究中普遍使用的脊椎動(dòng)物模式生物，特別是在人類疾病中。斑馬魚和人類基因有著87%的高度同源性，作為模式生物的優(yōu)勢很突出。此外，斑馬魚有兩只眼睛、一只嘴、腦、脊髓、腸、胰腺、肝臟、膽管、腎、食道、心臟、耳朵、鼻子、肌肉、血液、骨頭、軟骨和牙齒，而且與這些表型相關(guān)的基因和關(guān)鍵途徑在人類和斑馬魚之間是高度保守的。這意味著其實(shí)驗(yàn)結(jié)果大多數(shù)情況下適用于人體。?？捎糜谒|(zhì)環(huán)境的監(jiān)測。

斑馬魚信息網(wǎng)絡(luò)（ZFIN）是國內(nèi)科學(xué)工作者1994年在冷泉港斑馬魚遺傳學(xué)和發(fā)展會(huì)議上組建的，旨在為斑馬魚研究人員提供了一個(gè)在線數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要由兩個(gè)主要部分組成：一是最新研究進(jìn)展新聞公告及基因命名指南和解剖學(xué)信息等生物資源。二是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，包含由斑馬魚研究實(shí)驗(yàn)室直接提交的生物數(shù)據(jù)和從科學(xué)文獻(xiàn)中提取的數(shù)據(jù)。

擬南芥

The Arabidopsis Information Resource

網(wǎng)址：https://www.arabidopsis.org/index.jsp

擬南芥，又名鼠耳芥，是一種細(xì)長而直立的小型開花植物，羽狀多葉，莖高度達(dá)40厘米。擬南芥是芥菜家族的成員，常見的卷心菜和蘿卜也屬于這個(gè)家族。擬南芥不具有重要的農(nóng)藝學(xué)意義，但常被廣泛用作植物生物學(xué)中的模式生物。因?yàn)閿M南芥的形態(tài)個(gè)體小、生長周期快、基因組小但種子多，是有花植物的遺傳、細(xì)胞、分子生物學(xué)研究的首選模式生物。

擬南芥信息資源（TAIR）保存了擬南芥的遺傳和分子生物學(xué)數(shù)據(jù)。可從TAIR獲得擬南芥的完整基因組序列、基因結(jié)構(gòu)和因產(chǎn)物信息。此外，該數(shù)據(jù)庫還收錄了擬南芥的基因表達(dá)、DNA、基因組圖譜、遺傳和物理標(biāo)記信息。不僅如此，該數(shù)據(jù)庫還是擬南芥的種子庫。

酵母

Saccharomyces Genome Database

網(wǎng)址：https://www.yeastgenome.org/

酵母，泛指能發(fā)酵糖類的各種單細(xì)胞真菌，是一種肉眼看不見的單細(xì)胞微生物，能將糖發(fā)酵成酒精和二氧化碳，一種典型的異養(yǎng)兼性厭氧微生物。經(jīng)常被用于酒精釀造或者面包烘培行業(yè)。酵母菌細(xì)胞寬度（直徑）約2~6μm，長度5~30μm，有的則更長，個(gè)體形態(tài)有球狀、卵圓、橢圓、柱狀和香腸狀等。酵母菌的生殖方式分無性繁殖和有性繁殖兩大類。因酵母屬于簡單的單細(xì)胞真核生物，易于培養(yǎng)，且生長迅速，被廣泛用于現(xiàn)代生物學(xué)研究中。如釀酒酵母作為重要的模式生物，也是遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的重要研究材料。

Saccharomyces基因組數(shù)據(jù)庫（SGD）是酵母的分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的科學(xué)數(shù)據(jù)庫，為芽殖酵母和釀酒酵母提供全面的生物學(xué)信息。此外，該數(shù)據(jù)庫還提供了搜索和分析工具，旨在探索這些數(shù)據(jù)間的功能關(guān)系。