ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NTSYSpc ĐỂ THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN TRONG KỸ THUẬT DNA TRONG HỌC PHẦN SINH HỌC PHÂN TỬ

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM NTSYSpc ĐỂ THỐNG KÊ ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN TRONG KỸ THUẬT DNA TRONG HỌC PHẦN SINH HỌC PHÂN TỬ Lê Thị Thu Phương, Võ Văn Thiệp Tóm tắt Ngày với phát triển cơng nghệ thơng tin mạnh mẽ, khơng sử dụng khắp nơi mà ngành, qua việc xử lý vấn đề diễn nhanh hơn, đồng thời thu kết xác hơn, qua tiết kiệm cơng sức người Ngành cơng nghệ sinh học địi hỏi xác cao tất nhiên có nhiều vấn đề phức tạp, việc phát minh phần mềm ứng dụng ngành công nghệ sinh học nói chung sinh học phân tử nói riêng quan trọng Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System for personal computer (NTSYScp) phần mềm dùng để thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật Axit Deoxyribo Nucleic (DNA) Dựa vào kỹ thuật Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction – PCR) mẫu DNA sau điện di Thơng thường tự nhiên mặt hình thái có động vật hay thực vật có hình dáng bề ngồi giống chất di truyền khác Nên việc thống kê tính giống khác quần thể hay cá thể việc cần thiết việc chọn tạo giống cho sản xuất việc phòng trừ sâu bệnh Từ khóa: NTSYScp, đặc điểm di truyền, công nghệ DNA GIỚI THIỆU Học phần “Sinh học phân tử” (Molecular biology) môn khoa học nghiên cứu giới sinh vật hay tượng sinh vật mức độ phân tử, bố trí học kỳ lớp Sinh học, hệ Đại học Mục đích học phần “Sinh học phân tử” giúp người học tìm hiểu mối tương tác hệ thống khác tế bào bao gồm mối liên hệ tương tác phân tử DNA, Axit ribonucleic (RNA), trình tổng hợp protein tìm hiểu chế điều hịa mối tương tác Kiến thức mối tương tác đối tượng tế bào, mô, quan, hệ quan, thể giúp ta tìm hiểu sâu học thuyết trung tâm (central Dogma) di truyền học từ có can thiệp thích hợp để đưa đến ứng dụng y dược học, nông nghiệp, công nghiệp, bảo vệ môi trường [3], [5] Để khai thác tốt kiến thức này, đòi hỏi giảng viên cần phải áp dụng công nghệ đại, khoa học kỹ thuật vào dạy Tuy nhiên, với thực tế trường Đại học Quảng Bình vấn đề khiêm tốn, cần phải tận dụng phần mềm ứng dụng ngành cơng nghệ sinh học nói chung sinh học phân tử nói riêng quan trọng NTSYScp (Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System for personal computer) phần mềm giúp giảng viên sinh viên việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA [4] Trong báo cáo này, mạnh dạn đưa số hướng dẫn việc vận dụng NTSYScp để việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA, từ giúp cho bạn sinh viên tiếp cận gần với mục đích học phần CÁC THỰC HIỆN 2.1 Cửa sổ NTSYSpc: Hình Giao diện NTSYSpc Cửa sổ NTSYSpc đượ minh họa Hình 1, chứa trình đơn mà bạn lựa chọn, danh sách lựa chọn: - File: file trình đơn mà bạn lựa chọn, click vào biểu tượng "file" để tải danh sách trình đơn cần lựa chọn, để chọn trình đơn bạn cần left click vào biểu tượng [1] - Options: Chứa đựng danh sách thực đơn con, từ bạn lựa chọn cấu hình (configurations) mặc định phục hồi (stores default) mục lục cấu hình đưa cổng váo tham số cho chương trình tùy chọn cấu hình khác nhau, mục lục mặc định phục hồi lập lại tham số cấu hình trở trạng thái ban đầu [1] - Help: bao gồm chương trình tìm kiếm, gúp đỡ cách thức sử dụng, thơng tin quyền đăng ký [1] 2.2 Customization option: Customization option cho phép dưa tùy chọn modul mà bạn muốn, click vào "customize" để tải chương trình xuống, xuất cửa sổ dao diện, thể Hình 2, cửa sổ bên trái chứa danh sách lựa chon bạn dùng chuột rê danh sách để lựa chọn click vào biểu tượng danh sách, muốn thêm vào danh sách sử dụng thư mục bên trái click vào biểu tượng tương ứng để thay đổi modul thư mục sử dụng right click tên nó, chọn "add/remove" nhấn nút OK để đóng chương trình Hình Giao diện Customization option 2.3 Ứng dụng việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA 2.3.1 Sơ đồ tổng quát việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA Sơ đồ tổng quát thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA minh họa Sơ đồ Sơ đồ Tổng quát NTSYSpc 2.3.2 Sử dụng tiến trình PCR (Polymera Chain Reaction) điện di đọc kết bảng gel Ví dụ ta có kết sau chạy điện di thể Bảng Bảng Kết điện di A - B C D - E - F - G - H - K M N - O P Q - Chú thích: “-“: Vạch phát sáng sau chạy điện di hay gọi Band alen Để sử dụng chương trình ta phải mã hóa bảng số liệu thành bảng nhị phân Cụ thể: So hàng ngang mẫu có vạch “-“ đánh số mẫu khơng có vạch đánh số 0, đánh hết số vạch mẫu Với cách làm ta có bảng số liệu mã hóa từ bảng điện di Bảng minh họa Bảng Bảng Số liệu mã hóa từ bảng điện di A B C D E F G H K M N O P Q 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 2.3.3 Nhập số liệu vào Excel Trong cửa sổ Excel tiến hành nhập số liệu cho ví dụ sau: - Hàng 3, cột 1: nhập số 1, số hiển thị bảng chung - Hàng 3, cột 2: nhập số vạch điện di gọi band hay alen (số hàng ma trận) - Hàng 3, cột 3: nhập số cột bảng mã hóa hay số giống cần thống kê - Hàng 3, cột 4: nhập số có nghĩa xác định thống kê khơng có sai sót cịn nhập số có sai sót - Sau nhập xong ta lưu tập tin nơi dể nhớ để thực hiên bước - Ở ví dụ chung ta lưu với tên Thiep-NTSYSPC.xtl Hình Hình Số liệu mã hóa sau nhập vào Excel 2.3.4 Nhập số liệu vào chương trình NTSYSpc a Khởi động chương trình NTSYSpc b Chạy chương trình NTSYSpc - Từ cửa sổ NTSYSPC click chuột vào nút Similarity - Tiếp theo chọn Qualitative data Sau chọn sẻ xuất cửa sổ minh họa Hình Hình Giao diện Qualitative data Trong đó: - Input file: dùng để nhập tên tập tin mà ta nhập vào bảng Excel - By row?: Nếu nhập số liệu hàng khai báo cịn khơng để trống - Output file: đặt tên chon nơi để lưu tên tập tin sau chạy chương trình - Sau điền đầy đủ thông tin cửa sổ xuất minh họa Hình Hình Giao diện sau điền đầy đủ thông tin Qualitative data Tiếp bấm nút “Compute”, chương trình xuất cửa sổ Report listing Hình Hình Giao diện cửa sổ Report listing Từ cửa sổ Report listing vào file chọn load notebook chọn file NTSYSPC lưu Hình Giao diện Load notebook Sau xuất bảng Reload notebook file (Hình 7), chọn file lưu (đuôi NTS) Open Sẽ xuất bảng kết Hình Hình Kết thống kê Đây kết thống kê theo dạng số Tuy nhiên, kết dạng khó nhìn kết quả, để đơn giản ta dùng dạng biểu đồ cách sau: Từ cửa sổ NTSYSPC chọn nút Clustering, sau chọn xuất cửa sổ, chọn SAHN, cửa sổ xuất giao diện Hình Hình Giao diện SAHN Khi nhập xong nhấn nút compute sẻ xuất cửa sổ Report listing,sau quay trở lại cửa sổ NTSYSPC chọn biểu tượng hình (nút Plot tree) gần nút start phía góc trái hình, xuất Hình 10 Hình 10 Giao diện Plot tree Cuối xuất cửa sổ thống kê dạng minh họa Hình 11 Hình 11 Kết thống kê dạng Như vậy, có kết thống kê dạng rõ ràng KẾT LUẬN Với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào việc giảng dạy cấp cần thiết Tùy vào mơn, học phần khác mà ứng dụng phần mềm không giống [2] Trên ứng dụng phần nhiều ứng dụng phần mềm NTSYSpc, cụ thể dụng việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA Dựa vào kỹ thuật PCR mẫu DNA sau điện di Kết cuối cho sờ đồ hình cây, giúp cho biết mối quan hệ họ hàng sinh vật với nhau, làm sở cho việc chọn tạo giống cho sản xuất việc phòng trừ sâu bệnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] Nguyễn Văn Cách (2005), Tin – Sinh học, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Phúc Chỉnh, Phạm Đức Hậu (2007), Ứng dụng tin học nghiên cứu khoa học giáo dục dạy học sinh học, NXB Giáo dục Hồ Huỳnh Thùy Dương (1997), Sinh học phân tử, NXB Giáo dục Khuất Hữu Thanh (2006), Kỹ thuật gen, nguyên lí ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Đức Trình (2001), Sinh học phân tử tế bào, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội ... nút OK để đóng chương trình Hình Giao di? ??n Customization option 2.3 Ứng dụng việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA 2.3.1 Sơ đồ tổng quát việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA Sơ... mềm khơng giống [2] Trên ứng dụng phần nhiều ứng dụng phần mềm NTSYSpc, cụ thể dụng việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA Dựa vào kỹ thuật PCR mẫu DNA sau điện di Kết cuối cho sờ đồ hình...việc thống kê đặc điểm di truyền kỹ thuật DNA, từ giúp cho bạn sinh viên tiếp cận gần với mục đích học phần CÁC THỰC HIỆN 2.1 Cửa sổ NTSYSpc: Hình Giao di? ??n NTSYSpc Cửa sổ NTSYSpc đượ