鰈形目分類檢索及分子生物學(xué)應(yīng)用模式研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于分類學(xué)對(duì)生物多樣性的重要基礎(chǔ)作用，漁業(yè)、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)研究等領(lǐng)域的國(guó)際組織等對(duì)重振分類學(xué)研究高度重視，挖掘與分享分類學(xué)信息成為生物多樣性公約(CBD)框架下全球生物分類倡議(GTI)的熱點(diǎn)議題。為實(shí)現(xiàn)自然生物資源的可持續(xù)利用，GTI不遺余力地解決CDB貫徹執(zhí)行中的“分類學(xué)障礙”問(wèn)題。分類學(xué)信息的數(shù)字化和彌合應(yīng)用進(jìn)程不斷加快，傳統(tǒng)知識(shí)數(shù)字化、信息存儲(chǔ)數(shù)字化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化和共享網(wǎng)絡(luò)化成為分類學(xué)信息化發(fā)展的必

2、然趨勢(shì)。但自林奈和拉馬克以來(lái)，分類階元系統(tǒng)及描述和分類檢索表等分類學(xué)研究成果大多是以紙質(zhì)方式保存，其內(nèi)容豐富、種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量龐大，數(shù)字化工作難以一蹴而就，大量沉睡在圖書(shū)館、博物館和檔案室里分類學(xué)資料等待處理；同時(shí)少量數(shù)字化信息分散在多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于缺少有效的數(shù)字化工具，尤其是缺乏能彌和傳統(tǒng)分類信息和分子序列信息的軟件，在物種分類檢索和親緣關(guān)系研究過(guò)程中，信息集成與關(guān)聯(lián)分析十分不便。 鰈形目魚(yú)類進(jìn)化歷史悠久復(fù)

3、雜，形態(tài)構(gòu)造呈特殊的不對(duì)稱性，許多種類因美味可口而具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值，開(kāi)展分類學(xué)研究有典型的生物學(xué)代表意義和生產(chǎn)指導(dǎo)意義，但其分類系統(tǒng)至今尚未統(tǒng)一。 論文依托前期工作基礎(chǔ)，通過(guò)設(shè)計(jì)專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)、建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)索引和開(kāi)發(fā)流程化分類學(xué)功能模塊，探索將信息要素和分類檢索研究方法有機(jī)融為一體的技術(shù)方法，研究了形態(tài)構(gòu)造特征信息和分子序列信息的彌合模式，設(shè)計(jì)研制了以分類階元系統(tǒng)為目錄索引，以分類檢索表、分子標(biāo)記、DNA條碼分子鑒定、生物學(xué)參考信

4、息、參考文獻(xiàn)和親緣關(guān)系分析等為主要功能組成和應(yīng)用方向的《鰈形目分類信息分析系統(tǒng)(Pleuronectiformes Taxonomy Information Analysis System)》(簡(jiǎn)稱《鰈形目分類系統(tǒng)，PTIAS》；著作權(quán)登記號(hào)2009SR02219)，建立了鰈形目分類學(xué)信息軟件開(kāi)發(fā)模式。 1．基于GTI規(guī)劃的2008-2020年分類學(xué)產(chǎn)出，建立了鰈形目分類學(xué)數(shù)據(jù)源綜合模糊評(píng)價(jià)體系。在對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行初步評(píng)估、篩選和歸

5、類的基礎(chǔ)上，分析了不同數(shù)據(jù)源內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及其相互間關(guān)系，設(shè)計(jì)了適用于PTIAS系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)、索引體系和數(shù)據(jù)庫(kù)模式，為分類檢索系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 2．設(shè)計(jì)了可兼容不同GTI數(shù)據(jù)庫(kù)分類目錄的數(shù)字化分類階元系統(tǒng)?；跇?shù)型數(shù)據(jù)窗口(Treeview Datawindow)，建立了可擴(kuò)展上下級(jí)階元、可任意組合不同階元的數(shù)字化分類階元系統(tǒng)模塊，為動(dòng)態(tài)應(yīng)用階元組合動(dòng)態(tài)整合數(shù)據(jù)、開(kāi)展信息比較分析、構(gòu)建專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)操作等奠定了索引目錄結(jié)

6、構(gòu)基礎(chǔ)。 3、提出了定距式二歧檢索表BiosKey算法。建立了以數(shù)據(jù)過(guò)濾模式調(diào)取檢索表的特征性狀并進(jìn)行組合查詢的方法，討論了傳統(tǒng)二歧檢索表的樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同組層無(wú)序化特征，及其將之與二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行辨分的必要性，為紙質(zhì)分類檢索表的數(shù)字化提供了新的工具。同時(shí)，基于各種系統(tǒng)的樹(shù)結(jié)構(gòu)相似性、階層體系相似性和物種階元單位的高度一致性，探索了將BiosKey算法應(yīng)用于建立支序回溯系統(tǒng)，用以集成各類系統(tǒng)信息的可行性。 4．從序列信息檢索

7、直觀化角度出發(fā)，基于mtDNA和nDNA基因組結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)窗口(Datawindow，DW)，建立了直觀的分子標(biāo)記熱鍵檢索模式；設(shè)計(jì)了通過(guò)鼠標(biāo)控制函數(shù)檢索DNA條碼、分子標(biāo)記等序列信息，并與分類系統(tǒng)目錄進(jìn)行階元關(guān)聯(lián)的方法。 5．研究了大尺寸數(shù)據(jù)庫(kù)的快速處理技術(shù)，同時(shí)建立了不同DOS模式的Blast、Clustal、Phylip軟件包的Windows平臺(tái)運(yùn)行的優(yōu)化環(huán)境。為加速數(shù)據(jù)檢索、提取和數(shù)據(jù)庫(kù)重建，設(shè)計(jì)了將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(Datast

8、ore)嵌入內(nèi)存數(shù)據(jù)塊進(jìn)行索引化操作的快速算法，為Windows系統(tǒng)中大文件訪問(wèn)與處理中的I/O與內(nèi)存限制的瓶頸技術(shù)問(wèn)題。 6．研究了以平臺(tái)模塊方式處理不同分類學(xué)信息的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)建方法。按分別設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成模式，開(kāi)發(fā)了9個(gè)數(shù)據(jù)模塊、9個(gè)分類學(xué)功能模塊和3個(gè)數(shù)據(jù)處理輔助模塊。各種標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)用于有序化伺服系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)庫(kù)和檢索索引，或通過(guò)程序內(nèi)建函數(shù)轉(zhuǎn)化為分類學(xué)專業(yè)格式如林奈分類目錄、分類檢索表、分子序列表和系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)等，或?yàn)橄?/p>