組學生物技術
——系統性揭示生命活動奧秘

趙圣國

（中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193）

生物體生命活動是一個復雜的、系統性的過程，是宏觀與微觀、環境與機體、時間與空間的綜合作用結果。動植物的生命活動是機體的整體活動，隨著研究的深入，科學家已經從器官、組織、細胞水平研究，進入核酸、蛋白質等大分子物質水平研究。微生物的生命活動相對比較簡單，每個細胞可以構成獨立生命單元，進行生長、繁殖和發揮功能，但是微生態研究常從整體上探討微生物功能。隨著分子生物學的快速發展，生物學家從縱向研究的角度，圍繞某個生物表型或功能，解釋了發揮作用的細胞、功能基因、調控基因、信號分子、修飾分子等，為揭示生命活動提供了大量可靠的科學證據。然而，生物體作為復雜的機體，往往不是幾個基因就能解釋某個功能與變化。因此，采用系統生物學思維，來研究生物體系統組成成分的構成與相互關系的結構、動態與發生規律，將有助于從整體上理解生命活動。

組學是系統生物學的重要組成內容，包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、表型組學、微生物組學等，旨在從整體上揭示生命活動規律，促進對復雜生物體的整體認識。隨著高通量測序技術和質譜技術的快速發展，近年來組學生物技術被越來越多的用于生命科學研究，已經成為引領生命科學前沿的突破性技術。組學技術通常不進行任何試驗假設，針對某一表型、功能或疾病，從眾多的生物大分子中篩選出相關聯的或發揮作用的重要基因、蛋白質或代謝物等，從而為后續分子生物學研究提供靶標或方向。組學技術的優勢就在于從整體上、眾多因素中，找到了發揮作用的重要分子，避免了“盲人摸象”式的科研結論偏差。

組學生物技術涵蓋生物試驗設計、樣品采集與處理、基因或蛋白等分子的提取與檢測、大數據處理與統計等流程內容，既涉及生物試驗，又涉及生物信息分析，并且生物信息分析的影響或作用更為突出。隨著生物信息學的發展，新的算法不斷出現，流程搭建越來越成熟，可視化展示逐步完善，有力提高了組學結果的易理解性，大大加快了組學技術的在生命科學研究中的應用速度。

組學生物技術的應用已經非常廣泛，在醫學、農業、生物學、微生物學等領域積累了大量的研究成果，為認識生命活動規律、維護人體健康、促進農牧業發展等起到了重要作用。相信將來，隨著組學技術不斷完善，在這些領域的應用也會“遍地開花”。

本期“組學生物技術”專刊組織了國內長期從事組學生物技術研究的團隊與專家，介紹了不同組學技術的原理與方法，展示了組學在不同領域的應用研究成果，創新性明顯，研究成果前沿性突出。希望本專刊內容對從事相關領域研究的研究學者、學生和企業技術人員有參考價值。特別希望有志之士能不斷完善組學生物技術方法，也特別歡迎更多學者將組學技術應用到自己的生命科學研究之中，讓組學結出更多的碩果。