Luận Văn Thu thập và tổ chức dữ liệu gen phục vụ nghiên cứu cây trồng biến đổi di truyền

Có thể thấy rằng trong những năm gần đây nước ta đang có những đầu tư rất lớn
vào các phòng thí nghiệm, các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực Công Nghệ Sinh
Học. Các nhà khoa học, các sinh viên theo lĩnh vực này đang nỗ lực, phấn đấu để hoàn
thành các nghiên cứu sinh học của mình.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cơ bản lẫn nghiên cứu ứng dụng đang vướng phải
một khó khăn rất lớn đó chính là việc tìm kiếm, phân tích, so sánh, trích tải những dữ
liệu sinh học liên quan đến các nghiên cứu của họ.
Chính những thông tin đa dạng, quá phong phú trong các cơ sở dữ liệu khổng lồ
trên thế giới, được tải trên nhiều trang thông tin khác nhau đã trở thành những khó
khăn đầu tiên cho các nhà nghiên cứu. Việc tìm kiếm những thông tin ngắn gọn, dễ
dàng và nhanh chóng nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác nhằm phục vụ riêng cho từng
cá nhân nghiên cứu ở mỗi phòng thí nghiệm là hết sức cần thiết.
Công nghệ di truyền thực vật nói chung và sự xuất hiện của cây trồng và thực
phẩm biến đổi di truyền nói riêng (GM Plants, GM Food) hiện là vấn đề toàn cầu.
Diện tích cây trồng biến đổi di truyền không ngừng tăng qua các năm. Theo thống kê
gần đây nhất về diện tích canh tác cây chuyển gene được thể hiện ở bảng dưới đây:
(Agrifood Awareness Australia Limited- AFAA, February 2005)
Bên cạnh các thành tựu đã thành công và thương mại hóa như: chuyển gene
kháng bệnh, kháng côn trùng, kháng thuốc trừ cỏ; chuyển gene có năng suất nông học
cao hay chuyển gene có đặc tính mong muốn từ các thực vật khác cho mục đích dinh
dưỡng và dược liệu là những mối nguy hại mà cây trồng chuyển gene có thể ảnh
hưởng tiềm ẩn như: sự đa dạng của cây trồng, ảnh hưởng độc và dị ứng, khả năng phát
sinh cỏ dại, sự xâm chiếm hay sự phóng thích ngoài ý muốn của gene ra quần thể cây
trồng, các cây trồng không phải cây trồng đích
Về khoa học, ta không thể phủ nhận những thành tựu cũng như những mặt hạn
chế mà công nghệ chuyển gene mang lại. Việc nắm bắt thông tin về các gene chuyển
hiện nay sẽ giúp ta chủ động trong các nghiên cứu về lĩnh vực còn khá mới này.
Được sự hướng dẫn của thầy TS. Bùi Minh Trí, cùng các thầy PGS. TS. Bùi Thọ
“THU THẬP VÀ TỔ CHỨC DỮ LIỆU GENE PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU CÂY TRỒNG BIẾN
ĐỔI DI TRUYỀN”, bước đầu đặt cơ sở cho việc ứng dụng Bioinformatics vào xây
dựng Cơ sở dữ liệu Sinh học đầu tiên tại trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM.

MỤC LỤC
Nội dung Trang
Trang tựa ii
Lời cảm ơn . iii
Tóm tắt . iv
Sumary v
Mục lục vi
Danh sách các chữ viết tắt x
Danh sách các sơ đồ và bảng xi
Danh sách các hình . xii
PHẦN A: GIỚI THIỆU . 1
I. Đặt vấn đề . 1
II. Mục đích của đề tài 2
III. Yêu cầu của đề tài 2
IV. Các giai đoạn tiến hành 3
V. Giới hạn 3
PHẦN B: TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 4
I. GIỚI THIỆU VỀ SINH HỌC 4
I.1. Cơ sở sinh học về gene 4
I.1.1. Thuật ngữ và quan niệm về gene 4
I.1.2. DNA ở các sinh vật khác nhau 5
I.1.2.1. Sự khác nhau giữa các phân tử DNA . 5
I.1.2.2. Cấu trúc acid nucleic 6
I.1.3 Mã di truyền . 8
I.1.3.1. Thuật ngữ 8
I.1.3.2. Từ điển mã di truyền . 8
I.1.3.3. Ba đặc tính quan trọng của mã di truyền 10
I.1.4 Cấu trúc căn bản của một gene eukaryote 12
I.2. Cơ sở sinh học về chuyển gene 13
I.2.1. Các vấn đề chủ yếu trong việc cải biến di truyền 14
I.2.2. Các phương pháp chuyển gene . 14
I.2.3. Những khó khăn trong chuyển gene . 17
I.2.4. Sản phẩm của kỹ thuật di truyền . 18
I.2.5. Tiềm năng của chuyển gene 19
I.2.5.1. Các chức năng mới trong cải biến di truyền thực vật . 19
I.2.5.2. Các tính trạng mới (News traits) . 20
I.2.5.3. Sự biểu hiện gene 21
I.2.6. Locus chuyển gene 22
I.3. Hiện trạng sản xuất cây trồng chuyển gene trên thế giới 24
II. GIỚI THIỆU VỀ BIOINFORMATICS . 28
II.1. Khái niệm về Bioinformatics 28
II.2. Vài nét về các cơ sở dữ liệu Sinh học 29
II.2.1. NCBI . 29
II.2.2. EMBL . 29
II.2.3. DDBJ 30
II.3. Vài công cụ Bioinformatics hiện nay . 31
II.3.1. Readseq 31
II.3.2. BLAST . 31
II.3.3. BLAT . 32
II.3.4. ClustalW . 32
II.3.5. HMMER . 32
II.3.6. MEME/MAST . 33
II.3.7. EMBOSS 33
II.4. Ngôn ngữ dùng trong Bioinformatics . 34
III. CƠ SỞ TIN HỌC CHO VIỆC XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TRÌNH TỰ . 35
III.1. Khái niệm về lập trình . 35
III.2. Ngôn ngữ Perl dùnh trong Bioinformatics 39
III.2.1. Giới thiệu Perl . 39
III.2.2. Thành phần cơ bản trong Perl . 39
III.3. Công nghệ Java ứng dụng trong công việc xử lý dữ liệu Bioinformatics 50
III.3.1. Biojava 50
III.3.2. Biojava và CSDL 50
III.3.3. Tổng quan về công nghệ servlet cho các ứng dụng trên Web 51
III.3.4. Chức năng cơ bản của servlet . 52
III.3.5. Thuận lợi của servlet so với các công nghệ thiết kế web khác 53
III.3.6. Sự xây dựng ứng dụng servlet 55
PHẦN C: PHưƠNG TIỆN VÀ PHưƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 57
I. PHưƠNG TIỆN 57
I.1. Thiết bị . 57
I.2. Thời gian và địa điểm xây dựng CSDL . 57
II. TÌM KIẾM DỮ LIỆU BÀI BÁO 58
II.1. Tìm kiếm tổng hợp tính trạng . 58
II.2. Tổng hợp dữ liệu Primer dùng trong phát hiện GMO 64
III. TÌM KIẾM DỮ LIỆU TRÌNH TỰ 66
III.1. Tìm kiếm trình tự bằng Keyword 66
III.2. Tìm kiếm trình tự bằng Primer 70
PHẦN D: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 82
I. Kết quả thu được từ quá trình tìm kiếm ấn phẩm khoa học 82
II. Kết quả thu được từ quá trình tìm kiếm trình tự trên NCBI 82
II.1. Kết quả tìm kiếm trình tự bằng keyword 83
II.2. Kết quả tìm kiếm trình tự bằng Primer . 84
II.3. Dùng Perl xử lý kết quả thu được . 85
II.3.1. Loại bỏ trùng lắp dữ liệu, tổng hợp danh sách tổng hợp . 85
II.3.2. Tải trình tự . 90
III. Các kết quả thu được từ quá trình tải trình tự từ Genbank 92
IV. Tổ chức dữ liệu 93
IV.1. Cách thức tổ chức dữ liệu . 93
IV.2. Tiến hành tổ chức, phân loại dữ liệu . 94
V. Java xử lý dữ liệu . 98
V.1. Các yêu cầu đặt ra 98
V.2. Xử lý yêu cầu bằng Java và Biojava 99
V.3. Thiết kế giao diện . 101
V.4. Lập trình hiển thị giao diện sử dụng 104
VI. Kết quả giao diện tìm kiếm với dữ liệu tập hợp được 108
PHẦN E: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ . 118
I. Kết luận 118
II. Đề nghị . 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121