2013年末,《科學家》(The Scientist)雜志盤點了 2013 年度的高引基因組研究論文,一起來了解下有哪些基因組論文受到了研究人員的熱捧。
斑馬魚基因組
種屬:Zebrafish, Danio rerio
基因組大小:~1.41 billion base pairs
斑馬魚(Danio rerio)是廣泛用于遺傳學、發育和疾病研究的重要模式生物,其透明胚胎特別容易觀察。此外,這種小魚既容易培養成本又低。近十年來,人們在不斷完善斑馬魚的基因組草圖。不過直到今年四月,人們才zui終獲得了高質量的斑馬魚參考基因組。
來自英國桑格研究所的科學家們,在斑馬魚的基因組中發現了26,000個蛋白編碼基因,這是已測序脊椎動物中zui多的。研究顯示,斑馬魚70%的基因與人類基因直系同源。他們在同期Nature上還發表了另一篇文章,通過誘變和測序,在斑馬魚基因組中鑒定了10,000多個蛋白編碼基因的功能。研究人員希望,高質量的斑馬魚基因組,能夠幫助人們增進對人類疾病的認識。
挪威云杉
種屬:Norway spruce, Picea abies
基因組大?。?9.6 billion base pairs
挪威云杉(Picea abies)廣泛分布于北半球,是*個被測序的裸子植物,其基因組發表在Nature雜志上。研究顯示,挪威云杉擁有巨大的基因組,但其中只有28,000個基因,數量與擬南芥差不多(擬南芥的基因組只有135 million bp)。研究人員發現,形成這種超大基因組是因為,挪威云杉無法有效清除轉座子元件。隨后,他們對另外五種針葉樹進行測序,并將這些低覆蓋度的基因組草圖與云杉基因組進行比較。研究顯示,轉座子元件在這類植物中非常普遍。“這些樹的基因組序列,不僅能幫助我們理解過去,還可以增進我們對目前北半球森林的理解,"北卡羅來納州立大學的Ronald Sederoff說。
古老的腔棘魚
種屬:African coelacanth, Latimeria chalumnae
基因組大?。簙2.86 billion base pairs
四月份Nature發布了非洲腔棘魚(Latimeria chalumnae)的基因組,引起了進化生物學家的強烈興趣,這種動物的形態與陸生脊椎動物的魚類祖先非常相似。腔棘魚曾被認為已在七千萬年前滅絕,直到上世紀三十年代,人們才在南非發現了一只。自此以后,人們總共只找到過309條腔棘魚。研究人員測序了腔棘魚的基因組,發現與肺魚、雞和哺乳動物相比,其蛋白編碼基因演化得非常慢。此外,與腔棘魚相比,肺魚與四足動物的親緣更近。
研究顯示,腔棘魚與四足脊椎動物共享的一個基因片段,可能啟動了四肢的進化。該基因片段能促進一個基因簇的表達,而該基因簇涉及了手指、手腕、腳踝和腳趾中的骨頭形成。文章指出,這些基因可能幫助陸生動物的魚類祖先,生成適應陸地的四肢。
小菜蛾
種屬:Diamondback moth, Plula xylosla
基因組大小:~3.4 billion base pairs
小菜蛾(Plula xylosla)對十字花科的蔬菜危害很大(包括卷心菜和花椰菜),每年造成四十億到五十億美元的經濟損失。上世紀九十年代以來,小菜蛾發展出了對殺蟲劑的抗性。今年 1 月,由福建農林大學和華大基因(BGI)領導一個團隊,測序了小菜蛾的基因組,發表在Nature Genetics雜志上。他們鑒定了大約18,000個蛋白編碼基因,其中超過1,400個是小菜蛾*的基因。研究顯示,這些*基因涉及了對植物防御素的感知和抵抗,參與了對環境信息的處理和應答。這些基因讓小菜蛾擁有了很強的抗壓能力。研究人員將小菜蛾基因組與其他昆蟲相比較,發現其解毒基因附近,在近兩百萬年以內發生了轉座子擴增。而這一現象讓小菜蛾得以快速演化出對殺蟲劑的抗性。
家山羊
種屬: Yunnan black goat, Capra hircus
基因組大?。簙2.9 billion base pairs
2012 年 12 月,華大基因和中科院昆明動物研究所合作,在《Nature Biotechnology》雜志上發布了*個山羊基因組。研究人員對一只雌性家山羊(Capra hircus)的肝臟組織 DNA 進行了測序。他們注釋了超過 22,000 個蛋白編碼基因,和將近 490 個 miRNA 基因。此外,研究人員還對內蒙古絨山羊的兩種毛囊進行了測序和比較,一種生成典型的山羊毛,而另一個生成柔軟的羊絨纖維。他們發現,這兩種不同類型的毛囊中,有51個基因發生了差異性表達。研究顯示,這些差異化表達的基因,大多編碼角蛋白或角蛋白輔助蛋白。這些寶貴信息可以幫助人們培育新品種,以獲得更柔韌的羊絨。
——源自《生物360》