猪胎盘发育后期基因表达芯片数据的统计学及生物信息学分析

论文摘要

后基因组时代,表达谱基因芯片技术被广泛应用。表达谱基因芯片的实验技术的研究已经成熟,而寻找差异表达基因的统计学方法和表达谱芯片数据的生物信息学分析方法虽然有一定的发展,但是还存在很多的不足。本研究以猪胎盘发育后期表达谱基因芯片数据为研究对象,采用了方差分析法和贝叶斯法两种方法进行了差异表达基因的筛选,并利用芯片数据进行了基因注释,聚类分析,Pathway分析。本研究的主要结果如下:1.运用方差分析法对猪胎盘发育后期差异表达基因进行了筛选。其中,胎盘发育75天的二花脸猪（E75）和大白猪（L75）中筛选到胎盘差异表达基因90个,二花脸猪相对大白猪上调表达的有35个,下调表达的有55个;胎盘发育90天的二花脸（E90）和大白猪（L90）中筛选到差异表达基因319个,二花脸猪相对大白猪上调表达的有135个,下调表达的有184个。2.运用贝叶斯方法对猪胎盘发育后期差异表达基因进行了筛选。E75和L75中筛选到差异表达基因271个,二花脸猪相对大白猪上调表达的有108个,下调表达的有163个;E90和L90中筛选到差异表达基因538个,其中二花脸猪相对大白猪上调表达的有256个,下调表达的有282个。3.对两种统计方法进行了比较研究。将E75和L75组中使用方差分析法筛选到的90个差异表达基因和使用贝叶斯方法筛选到的271个基因进行比较发现,两种方法都包含的基因有61个。将E90和L90组中使用方差分析法筛选到的3 19个差异表达基因和使用贝叶斯方法筛选到的538个基因比较发现,两种方法都包含的基因有247个。4.差异表达的基因按照分子功能进行分类的结果显示,E75和L75组中,主要的类别有细胞生理过程（58.6%）,细胞通信（22.5%）,信号转导（20%）,发育（16.7%）,以及器官生理过程（16.7%）。E90 and L90组中,主要的类别有细胞通信（21.6%）,信号转导（19.2%）,发育16.1%),器官生理过程（14.1%）,以及生物多聚体修饰（10.2%）。5.聚类分析结果显示不同的发育时期先聚,然后不同的品种再聚。而基因则分成6个具有相似表达模式的类别。6.挑选了9个基因对两种分析方法（方差法和贝叶斯法）进行了Q-PCR验证。其中,方差分析法分析结果中有8个基因（ALDH1A1,DIO3,DIRAS3,PON2,ASCL2,WIF1,VEGF,DCN）具有显著性,SLC38a4没有显著性;贝叶斯方法分析结果中有6个基因（ALDH1A1,DIO3,DIRAS3,ASCL2,WIF1,,VEGF）有显著性,SLC38a4、DCN和PON2这3个基因没有显著性。Q-PCR的实验结果为8个基因（ALDH1A1,DIO3,DIRAS3,PON2,ASCL2,WIF1,,VEGF,SLC38a4）具有显著性（p＜0.05）,1个基因（DCN）不具有显著性（p＞0.05）。两种方法与Q-PCR的检测结果基本一致,验汪率都是78%。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表（ABBREVIATIONS）
• 1 前言
• 1.1 研究问题的由来
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 生物芯片技术
• 1.2.2 基因芯片的分类
• 1.2.3 根据芯片数据寻找差异表达基因的分析方法
• 1.2.4 芯片数据的生物信息分析—挖掘数据的生物学意义
• 1.2.5 芯片数据分析的常用软件
• 1.2.6 国际通用的发表芯片文章的最小信息量（MIAMI）标准
• 1.2.7 基因表达公共数据库
• 1.3 本研究的目的及意义
• 2 材料和方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 用于本研究的组织样品
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要试剂的配制
• 2.1.5 计算机操作系统环境
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 组织总RNA提取
• 2.2.2 总RNA完整性检测
• 2.2.3 总RNA的DNase-Ⅰ处理
• 2.2.4 总RNA的反转录
• 2.2.5 芯片杂交及芯片扫描
• 2.2.6 基因表达芯片数据的前处理
• 2.2.7 方差分析法筛选差异表达基因
• 2.2.8 贝叶斯分析法筛选差异表达基因
• 2.2.9 聚类分析方法
• 2.2.10 Gene Ontology分析方法和Pathway分析方法
• 2.2.11 Q-PCR
• 2.2.12 Q-PCR数据分析方法
• 3 结果
• 3.1 芯片杂交效果
• 3.2 芯片数据的标准化
• 3.3 方差分析法分析结果
• 3.4 贝叶斯方法分析结果
• 3.6 聚类分析结果
• 3.7 基因注释分类结果
• 3.8 网络途径分析结果
• 3.9 Q-PCR验证结果
• 4 讨论
• 4.1 关于实验设计
• 4.2 关于芯片的选择
• 4.3 关于绝对定量与相对定量
• 4.4 总RNA的质量
• 4.5 关于芯片杂交质量控制及本次芯片杂交效果评价
• 4.6 关于芯片数据的校正
• 4.7 关于假阳性问题
• 4.8 关于贝叶斯统计
• 4.9 方差分析法和贝叶斯分析的比较
• 4.10 关于聚类分析
• 5 小结
• 参考文献
• 致谢
• 附录