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Nature Genetics:近期最受关注的基因组测序研究

摘要 : The scientist杂志集中盘点了近期最受关注的一些基因组测序成果,中国学者的草鱼基因组测序格外引人注目。

 种属:猛犸象(Mammuthus primigenius)

基因组:~4 billion bp

研究人员从距今四万多年的猛犸象残骸提取DNA, 测序并组装了迄今为止最完整的两个猛犸象基因组,揭示了这种动物在灭绝前不久的遗传学多样性。这项研究发表在四月二十三日的Current Biology杂志上。

这项研究中的一个基因组来自西伯利亚的猛犸象软组织,距今大约45,000年。另一个基因组来自于俄罗斯北部弗兰格尔岛的一颗猛犸象臼齿,距今大约4,300年。据估计猛犸象是在大约四千年前灭绝的,弗兰格尔岛是最后一批猛犸象生活的地方,弗兰格尔岛猛犸象的基因组代表了这个种群的衰落时期

基因组分析表明,弗兰格尔岛猛犸象从父母那里继承到了不少相同的DNA片段,大约占基因组的23%,这说明它的父母是有血缘关系的。而在更为古老的西伯利亚猛犸象中,这样的区域还不到基因组的1%。

“弗兰格尔岛猛犸象是世界上最后一批猛犸象,与更古老的猛犸象相比,它们的遗传多样性明显比较低,”文章的共同作者,瑞典自然历史博物馆的Love Dalen说。

完全的猛犸象基因组再次点燃了一些人复活猛犸象的梦想,不过“还有重要的伦理问题需要考虑,”文章的另一位共同作者Eleftheria Palkopoulou说。

种属:熊蜂Bombus terrestris和Bombus impatiens

基因组:~250 million bp

一个跨国研究团队在四月二十四日的Genome Biology杂志上发布了两个完整的熊蜂基因组。人们可以在此基础上对这些重要的传粉者进行深入的遗传学研究。

“越来越多的健康威胁在影响着全球的熊蜂种群。加深我们对熊蜂的生物学认识是非常重要的,”Illinois State大学的生态学家Ben Sadd指出。

熊蜂的社会性没有蜜蜂高,研究人员比对了熊蜂与蜜蜂(Apis mellifera)的基因组,希望找到社会性的遗传学基础。他们比较了与发育、解毒、免疫应答、基因调控等过程有关的基因。研究显示,人们预期的社会行为、激素和免疫应答基因,在熊蜂和蜜蜂之间是高度保守的。

“这些基因相当保守,与社会化水平没什么关系,”文章的共同作者,瑞士日内瓦大学的遗传学家Robert Waterhouse说。

不过,熊蜂和蜜蜂的microRNA(miRNA)图谱存在显著的差异。在蜜蜂A. mellifera已知的219个miRNA中,有103个miRNA不存在于熊蜂体内。研究人员认为,这些蜜蜂独有的miRNA至少是产生社会化差异的一部分原因。(原文:The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization)

种属:627种分枝杆菌噬菌体

匹兹堡大学的微生物学家Graham Hatfull领导研究团队,对627种有着共同宿主的噬菌体进行了全基因组分析和比较。总共有2,664名本科生参与了这个SEA-PHAGES项目。这是同类研究中规模最大的,相关论文发表在四月二十八日的eLife杂志上。

这些噬菌体分离自分枝杆菌Mycobacterium smegmatis,它是结核分枝杆菌的近亲。两千多名学生分离、分析并命名了这些噬菌体。这项研究获得了很大的基因组库,足以对整个群体做出科学结论。

“我们通过这项研究更深入的理解了噬菌体群体的复杂性,”Hatfull说。聚类分析揭示了28个有明显亲缘关系的噬菌体亚群。研究人员还发现噬菌体含有其他微生物的基因,它们的基因组总是处于流通状态。(原文:Whole genome comparison of a large collection of mycobacteriophages reveals a continuum of phage genetic diversity)

ng.3280-F1

种属:草鱼(Ctenopharyngodon idellus)

基因组:1.07 billion bp

草鱼是全球最重要的淡水养殖品种之一。中科院、中山大学等机构的研究人员完成了首个草鱼基因组草图,这一成果发表在五月四日的Nature Genetics杂志上。他们通过全基因组鸟枪测序,组装了一条雄性草鱼和一条雌性草鱼的基因组,注释了雌性草鱼基因组的27,263个蛋白编码区域。

草鱼与斑马鱼亲缘关系最近。研究显示,这两种鱼的分歧时间大约在四千九百万年到五千四百万年前,而且草鱼的一个染色体似乎是两个斑马鱼染色体连接形成的。

草鱼在成熟过程中会从食肉转变为食草,研究人员分析了发生在这一过程中的遗传学改变。举例来说,涉及类固醇合成的基因在肝脏中会增加32倍。

“草鱼基因组序列将提供关键的技术支持,帮助我们理解重要的发育特征和育种的遗传学改良,”文章的通讯作者之一,中科院上海生科院植物生理生态研究所的韩斌(Bin Han)院士说。

原文标题:The draft genome of the grass carp (Ctenopharyngodon idellus) provides insights into its evolution and vegetarian adaptation

原文摘要;The grass carp is an important farmed fish, accounting for ~16% of global freshwater aquaculture, and has a vegetarian diet. Here we report a 0.9-Gb draft genome of a gynogenetic female adult and a 1.07-Gb genome of a wild male adult. Genome annotation identified 27,263 protein-coding gene models in the female genome. A total of 114 scaffolds consisting of 573 Mb are anchored on 24 linkage groups. Divergence between grass carp and zebrafish is estimated to have occurred 49–54 million years ago. We identify a chromosome fusion in grass carp relative to zebrafish and report frequent crossovers between the grass carp X and Y chromosomes. We find that transcriptional activation of the mevalonate pathway and steroid biosynthesis in liver is associated with the grass carp's adaptation from a carnivorous to an herbivorous diet. We believe that the grass carp genome could serve as an initial platform for breeding better-quality fish using a genomic approach.

来源: Nature Genetics 浏览次数:0

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