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盘点最热门的基因组测序新成果

2014/09/02 来源:生物通
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导读
The scientist杂志盘点了近期各大杂志上最热门的基因组测序成果,让我们看看科学家们又从测序中获得了什么新知识吧。

The scientist杂志盘点了近期各大杂志上最热门的基因组测序成果,让我们看看科学家们又从测序中获得了什么新知识吧。

种属:家猫(Felis catus)


基因组:3.1 billion bp

家猫会患上白血病也会受到免疫缺陷病毒的感染。为了更好的理解相关疾病,一个跨国科研团队测序了三只家猫的基因组并且进行了注释。这项研究为人们提供了一个新的猫科基因组浏览器——Genome Annotation Resource Fields(GARfield),其中包括血细胞的甲基化模式,以及两万一千多个基因组注释。相关论文发表在八月五日的GigaScience杂志上。

Nova Southeastern大学的Stephen O’Brien等人使用三种不同的方法对三只家猫进行测序和分析。虽然此前人们发布过家猫的基因组,不过之前的鸟枪测序法覆盖度太低,这项研究有助于填补之前留下的缺口。此外,这项研究也有一些新发现,比如发现了新的逆转录病毒类似元件和单核苷酸突变。研究显示,家猫基因组中约有55.7%是由重复序列组成的。

种属:南极蠓(Belgica antarctica)

基因组:99 million bp

南极蠓是南极洲唯一一种完全陆生的本土动物,南极蠓测序揭向人们展示了极端环境对基因组结构的限制,这项研究于八月十二日发表在Nature Communications杂志上。

不能飞的南极蠓是目前基因组最小的昆虫,但它却具有差不多13,500个功能基因。南极蠓基因组之所以那么小,是因为它的内含子很短,而且重复序列和转座元件稀少。

“我们感兴趣的是,其他极端环境生物(南极的扁虱、螨虫等)的基因组是不是也这么特别,”文章的共同作者,俄亥俄州立大学的David Denlinger教授说。

研究人员指出,在南极蠓中热激蛋白、抗氧化酶、水通道蛋白的表达模式很独特。正是这些适应性改变帮助南极蠓在严酷的环境条件下生存下来,在那里干燥、严寒和高紫外线辐射是家常便饭。

“这是首次测序极端环境下的昆虫,为以后的比较研究奠定了基础,”华盛顿州立大学的Joanna Kelley说。“此前有研究认为,有效群体大小越小基因组就越大,但我们看到南极蠓正好与此相反。”

种属:新月弯孢霉(Curvularia lunata)

基因组:35.5 million base pairs

新月弯孢霉(Curvularia lunata)在我国造成了玉米作物的严重损失,日前上海交通大学的研究团对这种真菌进行了基因组测序,并将结果发表在七月二十四日的BMC Genomics杂志上。

陈捷教授及其同事收集了影响不同的农业区域的五个C. lunata菌株,它们能够感染玉米、大麦、小麦、高粱和其他禾本类植物。研究人员通过比较发现,大约在两千四百万年和五千万年前,C. lunata菌株CX-3和m118从另一种玉米病原体——Bipolaris maydis中分支出来,这三种致病菌现在仍然亲缘紧密。

研究显示,C. lunata菌株CX-3的基因组编码了超过11,000个蛋白编码基因,并且含有一些独特的基因组岛,这些区域可能对其毒性非常关键。CX-3中的转座子元件比B. maydis或m118都要多。

研究人员比较了这三种致病菌的转录组,发现与次级代谢通路有关的基因存在表达差异。此外,CX-3的一些基因有助于真菌在压力环境下的生存。这项研究可以帮助人们更好的理解C. lunata,并在此基础上开发更灵活的策略,控制其感染农作物。

种属:蜜蜂(Apis mellifera)


基因组:236 million bp

为了理解蜜蜂的进化史,研究人员测序了全球14个种群的140种蜜蜂。他们分析了八百三十万SNP(单核苷酸多态性),揭示了蜜蜂对病原体和气候编码的遗传学适应。相关结果发表在上周的(八月二十四日)Nature Genetics杂志上。

此前有研究认为蜜蜂起源于非洲,但这项研究表明Apis mellifera其实来自亚洲。Uppsala大学的Matthew Webster领导研究团队发现,蜜蜂的种群大小在过去发生过显著的波动,这可能是气候变化引起的。

人类的蜜蜂养殖增加了驯化蜜蜂的遗传多样性。“研究还表明,高水平的近亲繁殖,并不是蜜蜂全球栖息地丧失的主要原因,”Webster说。

研究人员发现,非洲蜜蜂和欧洲蜜蜂的一些特殊基因存在差异,比如与疾病抗性、精子活力和发育有关的基因。他们认为,精子竞争可能是推动蜜蜂进化的一个重要因素。

Matthew Webster指出,这项研究揭示了蜜蜂抵抗疾病和适应气候背后的生物学机制,这些重要的信息可以帮助我们保护蜜蜂应对快速变化的世界。

种属:油菜(Brassica napus)


基因组:525.8 million bp

七月二十九日Science杂志上发表的一项研究表明,人类的农业筛选过程塑造了油菜的基因组,提高了产油基因的表达,减少了硫代葡萄糖苷(glucosinolates)的生产,这种化合物在饲料里会引起动物中毒。

油菜Brassica napus是一种异源多倍体,是亚洲卷心菜B. rapa和地中海卷心菜B. oleracea发生染色体融合产生的。油菜早在七千年前就已经被人类驯化,主要用于榨油和食用。

法国农业科学研究院的Boulos Chalhoub领导研究团队,生成了B. napus的基因组草图,他们发现,在B. napus基因组的一些区域中,来自B. rapa 和B. oleracea的基因会不断发生交换。人类为了提高产量而进行的筛选,就与这些基因有关。

“理解B. rapa 和B. oleracea的基因组,是拼接油菜基因组的关键,”文章的共同作者,Georgia大学的Andrew Paterson说。“这三个物种就像在谈一场三角恋,油菜在B. rapa和B. oleracea的基因之间摇摆不定。”理解这些事件以及油菜的演化,有助于进一步提高油菜产量来满足人们日益增长的需求。

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