在国内大规模的生物领域,如基因测序、生物芯片、生物制药、免疫检测及化学合成等许多领域都有许多工序需要用机器人代替繁琐的手工操作,以确保高质量、高精度、高效率的流水线生产需要,以基因重组为核心的现代生物技术已成为人类解决农业、医疗保健、环境保护诸多重大问题的重要手段。我国发展生物技术旨在研究开发高产优质抗病虫害的农作物新品种,新型基因工程疫苗、药物,及蛋白质工程研究,在跟踪世界生物技术前沿的基础上,积极创新,建立和发展我国的生物技术产业。本文就基因测序方面,探讨视觉在生物系统中的一些应用。
基因测序的工作流程如下: 1.1文库阶段 用某种适当的酶分子剪刀把物种基因组DNA剪切成一定大小的片断,把这些片断连接到合适的载体中,然后转化到一定的宿主细胞中,构建成基因组文库,用于基因组物理图谱的构建,基因组序列分析,基因在染色体上的定位,基因组中基因的结构和组织形式等。
1.2模板提取阶段 基因组文库涂布到选择性培养基过夜生长后,单个细胞繁殖出大量的子代细胞群,然后就用机器或者手工把含有外源的,起源于同一个祖先的一群细胞-克隆,挑取到液体培养基中过夜生长后,繁殖出大量的含有同一外源的后代细菌。经过离心,把细菌沉淀下来,然后加入各种试剂来把连接有外源片断的载体DNA与细菌的其他成分如细菌染色体DNA,蛋白质,RNA等分离开,提取出的载体DNA就叫做模板。
1.3反应测序阶段 模板DNA经过测序PCR反应后被标记上不同的荧光物质。在测序以上通过激发荧光物质产生不同的信号,侧序仪收集这些信号并转换为DNA的碱基信号 其中克隆提取”是基因测序流程中的关键环节,是进行大规模测序的基础工作。目前这项工作主要还是由人工来完成,人眼识别出合格的克隆体,然后进行手工调取,所以效率并不高,容易受到各种因素的影响。如果运用机器视觉代替人眼,用机器人自动调取设备代替人的双手,就可以很好的解决这个问题,提高工作效率,对测序工作的结果影响很大。“面向基因操作的克隆及微量液体提取机器人”项目就是为了解决上述问题而进行的。