基因组中发生转录表达的序列（即基因）仅占总序列的2％～5％，对这一部分序列进行测序直接导致基因的发现并获得基因组中与生命现象最密切的信息。研究生物学表型特异性相关基因以及重要生命进程相关基因的时空表达谱，对阐释基因或基因家族的功能、基因网络的途径及其结构尤为重要（Jonathan Donson et al.,2002）。一个细胞的基因表达水平能够精确而特异地反映其类型、发育阶段及反应状态，因此通过基因表达谱可以系统、全面地了解特定细胞、组织或器官的基因表达模式，并描述和解释其生理功能。新近的研究表明，利用基因表达谱可以早期预测正常细胞的肿瘤化倾向（Shoemaker et al., 2002），这意味着：在一个生命系统的生物学特征趋势还未出现以前，基因表达的调控网络已经暗示出生命系统的发展方向。精确地了解转录水平的网络结构是如何调节生命系统的进程，可以为揭示基因系统性表达的基本规律，也为阐明细胞在发育过程信息学特征及研究调控网络的动态平衡提供理论基础。

　　如何处理全基因组表达的数据？常用的最简单的方法是描述性的系统工具。Adams等（Adams et al.,1991）首次提出表达序列标签（Expressed Sequence Tag, EST）概念，这是一种与核酸微阵列、基因表达系列分析（Serial Analysis of Gene Expression , SAGE）等互为补充的经典技术。以Okubo等（Okubo et al.,1992）为代表的基于EST的基因表达谱研究已有十余年的历史，在技术和理论上较为完善。该技术的理论基础是，来自某一组织的足够数量的EST可代表特定组织中的基因的表达情况（Mekhedov et al.,2000），可用于研究基因表达模式和基因组序列之间的复杂关系(Iseli et al.,2002)，已成为注释基因组序列的宝贵资源，在功能基因组学研究的各个方面发挥了重要的作用（Ewing et al.,1999; Fernandes et al.,2002; Lee et al.,2002; Okano et al.,2001; Qutob et al.,2000）。通过EST技术，可了解细胞、组织或生命进程中基因表达模式的特征，鉴定出特异性基因（Zhan et al.,2000）。EST技术也可用于破译代谢途径（Ohlrogge et al.,2000），快速有效地克隆编码生化反应途径中的关键基因（Runnsley et al.,1996）。例如，Cahoon等（Cahoon et al.,1999）曾从苦瓜（Momordica Charantia）和凤仙花（Impatiens Balsamina）产油组织的EST数据库中鉴定出脂质合成途径（lipid-linked biosynthesis）的关键酶－脂肪酸共轭酶（fatty-acid conjugases）基因。对EST认真细致的生物信息学分析可以鉴定出组织特异性的EST，是制备高质量cDNA微阵列的前提工作（Lofftus et al.,1999）。基于对EST数据的分析，还可以挖掘出mRNA加工和成熟的分子机制，如mRNA加工信号元件，可变剪接和3'末端加工的多样性等（Kan et al.,2001）。

　　基因的表达调控过程主要发生在5个不同水平上，即：DNA水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平。转录后水平的调控在整个基因调控网络中处于重要的地位。真核生物中，成熟的mRNA 要经过原初转录本（pre-mRNA）的转录后水平修饰（包括5'帽子结构的形成、内含子的剪切及3'末端加工）才能形成。一个转录本的总体结构由5'非编码区(5'Untranslated Region,5'UTR)，编码区（Open Reading Frame,ORF）和3'非编码区（3' Untranslated Region,3'UTR）组成。现已了解3'UTR具转录本特异性（Coulson et al., 1997, Wu et al 2000），它在mRNA转录后修饰、细胞内定位及转运、维持mRNA稳定性及保证翻译的效率方面都具重要的调控功能（Mignone et al.,2002）。3'UTR是发生3'末端加工的区域，包含各种顺式(cis-)作用元件，能够和特定的加工复合物互作以调控mRNA的3'末端加工。对哺乳动物的研究表明，真核生物中3'末端加工涉及3'UTR内某个位点的剪切和末端添加多聚腺苷酸尾[Poly(A+)]两个关键过程。应用缺失实验和序列分析已确认了哺乳动物mRNA的3'UTR包含了核心顺式作用元件(Barabino et al., 1999)。这类元件与加工复合物的相互作用是3'末端形成的核心机制（Pauws et al., 2001），包括三部分：Poly(A+)位点，也可称为剪切位点(cleavage site, CS)，保守序列为YA (Y代表T 或C)的二聚核苷酸，这种保守序列的单碱基比例为A > T > C > G (Chen et al., 1995; Zhao et al., 1999) ；Poly（A+）位点上游（5'端）10-30 nt 处存在着保守的Poly(A+)定位信号序列(以AATAAA为主)。Poly（A+）位点下游（3'端）存在着稳定3'末端加工复合物作用的保守性稍差的T/GT丰富序列，称为下游作用元件（Downstream Element, DSE）。在植物中，相关元件则表现出分散性、多样性以及复杂性的特点(Rothnie,1996)。图1显示了植物mRNA其3'UTR结构的一种简单模型（Zhao et al.,1999）。植物mRNA中Poly(A+)定位信号序列变异较大，特定Poly(A+) 定位信号序列对各自Poly(A+)的形成最为有效（Zheng et al.,2000），这个信号序列被称为近端上游调控元件（Near Upstream Element, NUE）,也称为位置元件（Position Element, PE）。在NUE上游存在对Poly(A+)的形成效率具重要影响的远端上游调控元件（Far Upstream Element, FUE），保守性同样较低，也称为效率元件（Efficiency Element，EE）。Poly（A+）位点的情况则同哺乳动物类似。植物中不同基因之间的3'UTR结构往往不同，即使对于一个基因，加工过程中发挥作下游用的元件也可能不同，多Poly(A+)位点的现象在植物中普遍存在。有些基因的3'UTR含几个Poly(A+)位点和多个NUE，如豌豆的rbcS-E9基因（pea rbcS-E gene）（图2）。反式（trans-）作用元件方面，已知至少4种酶参与顺反元件互作和3'末端的加工（Zheng et al., 2000），分别为识别NUE序列的CPSF(Cleavage Polyadenylation-Specific Factor)、识别FUE 的CstF(Cleavage stimulation Factor)、负责剪接mRNA前体的CFs(Cleavage factors)和用于加Poly(A+)尾的PAP [Poly(A+) Polymerase]，这些酶可能的组合模式如图3所示。值得注意的是，并非所有的mRNA都存在加Poly(A+)尾的修饰过程，如组蛋白的mRNA。而tRNA 3'末端的加工则以另一种机制进行。