資源|七大模式生物數據庫

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律的生物現象的一類生物。選定為模式生物的物種一般有3大特點。一是有利于回答研究者關注的問題，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、易于在實驗室內飼養繁殖、遺傳背景清楚；三是容易進行實驗操作，特別是遺傳操作以及表型分析。

基于此，模式生物學也應運而生，該學科就是利用模式生物來研究生物學問題的學科，由于生物進化的保守性，從一種實驗生物得到的有關基因性質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上更容易操作的生物來研究高等生物的生物學問題。

本文中，我們整理了目前認可度比較高的模式生物常用數據庫，希望能給您在模式生物選定中提供便利。

7大模式生物數據庫閱讀指引：

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，屬于脊椎動物門、哺乳綱、嚙齒目、鼠科動物。小鼠具有體小、飼養管理方便、易于控制和繁殖快等特點。一般出生后3周即可斷乳。它廣泛分布于世界各地，經過長期人工飼養選擇培育，目前已擁有大量的具有不同特點的近交系、突變系和封閉群，并已形成多種國際公認的標準品系，被廣泛應用于各種營養學實驗研究中。

小鼠個體小，體表面積相對較大，喜群居于光線較暗的環境，晝伏夜動。雜食，無汗腺，對環境適應性差，辨色能力弱，聽覺嗅覺敏銳。有多種毛色。它是生物學和醫學中最重要的模式生物之一。科研人員根據目前大量小鼠研究數據建立了一個名為MGI（Mouse Genome Informatics）的小鼠數據庫。該數據庫如下圖所示：

MGI是深得廣大科學家們好評的實驗室小鼠的數據庫。該數據庫整合了小鼠的遺傳組、基因組和生物學數據，旨在促進人類健康和疾病的研究。例如，我們在搜索框中搜索TP53后，頁面上會出現一系列的信息，包括遺傳信息、相關疾病、突變、等位基因和表型、不同組織中的表達水平及與其他互作蛋白。除此之外還包括基因（GO）注釋信息、序列和蛋白質信息及相關分子試劑。

黑腹果蠅

FlyBase

網址：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，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如果園，菜市場等地區內皆可見其蹤跡。果蠅屬于果蠅科果蠅屬昆蟲。除南北極外，目前已被發現了的果蠅約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研究對象則要到 1901年，試驗者是動物學家和遺傳學家威廉·恩斯特·卡斯特。他通過對果蠅的種系研究，設法了解多代近親繁殖的結果和取自其中某一代進行雜交所出現的現象。1910年，湯瑪斯·亨特·摩爾根開始在實驗室內培育果蠅并對它進行系統的研究。之后，很多遺傳學家就開始用果蠅作研究，并且取得了很多遺傳學方面的知識，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項諾貝爾獎是與果蠅的研究相關。

FlyBase是一個在線生物信息學數據庫，主要存儲的是昆蟲家族果蠅科的遺傳和分子數據的。FlyBase包含完整黑腹果蠅基因組信息，而且每年會根據最新研究更新幾次。另外，該數據庫還可以搜索上個世紀果蠅遺傳學研究的參考書目。根據參與科學家可以搜索當前研究人員的信息以及當前研究人員之間關系圖。此外，該網站還提供了一個大型圖像數據庫，展示了全基因組和一些詳細介紹胚胎發生的視頻。

大鼠

RatGenome Database

網址：https://rgd.mcw.edu/

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

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

非洲爪蟾

Xenbase

網址：http://www.xenbase.org/entry/

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

它們可以長達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物，自然條件下非洲爪蟾以小魚、蝦、蟹、昆蟲為食，進食時常迫不及待地用前肢的三只長爪將食物撥進口中。

Xenbase數據庫是從1999年開始開放，推出了X.laevis和X. tropicalis Xenopus兩個品種。它旨在為全球科研工作者提供更全面、綜合性強且易于使用的網絡的資源。該數據庫里面包含了目前所有研究中非洲爪蟾的基因組、表達和功能信息。

斑馬魚

Zebrafish Information Network

網址：http://zfin.org/

斑馬魚(Barchydanio reriovar)，又名藍條魚，是淡水水族觀賞魚，原產于印度、孟加拉國，因全身布滿多條深藍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。它也是科學研究中普遍使用的脊椎動物模式生物，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的基因和關鍵途徑在人類和斑馬魚之間是高度保守的。這意味著其實驗結果大多數情況下適用于人體。常可用于水質環境的監測。

斑馬魚信息網絡（ZFIN）是國內科學工作者1994年在冷泉港斑馬魚遺傳學和發展會議上組建的，旨在為斑馬魚研究人員提供了一個在線數據庫。該數據庫主要由兩個主要部分組成：一是最新研究進展新聞公告及基因命名指南和解剖學信息等生物資源。二是關系數據庫，包含由斑馬魚研究實驗室直接提交的生物數據和從科學文獻中提取的數據。

擬南芥

The Arabidopsis Information Resource

網址：https://www.arabidopsis.org/index.jsp

擬南芥，又名鼠耳芥，是一種細長而直立的小型開花植物，羽狀多葉，莖高度達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家族。擬南芥不具有重要的農藝學意義，但常被廣泛用作植物生物學中的模式生物。因為擬南芥的形態個體小、生長周期快、基因組小但種子多，是有花植物的遺傳、細胞、分子生物學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數據。可從TAIR獲得擬南芥的完整基因組序列、基因結構和因產物信息。此外，該數據庫還收錄了擬南芥的基因表達、DNA、基因組圖譜、遺傳和物理標記信息。不僅如此，該數據庫還是擬南芥的種子庫。

酵母

Saccharomyces Genome Database

網址：https://www.yeastgenome.org/

酵母，泛指能發酵糖類的各種單細胞真菌，是一種肉眼看不見的單細胞微生物，能將糖發酵成酒精和二氧化碳，一種典型的異養兼性厭氧微生物。經常被用于酒精釀造或者面包烘培行業。酵母菌細胞寬度（直徑）約2~6μm，長度5~30μm，有的則更長，個體形態有球狀、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胞真核生物，易于培養，且生長迅速，被廣泛用于現代生物學研究中。如釀酒酵母作為重要的模式生物，也是遺傳學和分子生物學的重要研究材料。