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盘点近期最热门的基因组测序成果

2016.11.25

  The scientist杂志对近期最热门的一些基因组测序成果进行了盘点,包括碎米荠、远东豹、中国甘草、光肩星天牛和黑花蝇。

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  种属:碎米荠(Cardamine hirsuta)

  基因组大小:1亿9800万个碱基对

  上个月(10月31日),欧洲的研究人员在《Nature Plants》上发表了第一个完整的碎米荠(Cardamine hirsuta)基因组,这是十字花科中一种不起眼的草本植物,偏向于生长在潮湿的土壤中。在这项研究中,研究人员采用一种比较性的方法,提出了基因选择在该物种及其近缘种中产生形态多样性的机制。

  该团队比较了毛赤杨(C. hirsuta)与其近缘种拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组,以寻找与植物间形态差异相关的遗传差异,尤其是叶片形状上的差异。

  在两种植物中确定了叶片发育过程中差异表达的基因之后,研究小组发现,这些基因包括不少转录因子和串联重复。作者在他们的论文中写道,转录因子或串联基因重复的表达的变化,可能是导致“特殊分子路径以产生多样性”的一个重要进化手段。

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  种属:远东豹(Panthera pardus orientalis)

  基因组大小:24亿5000万个碱基对

  由韩国研究人员带领的一个国际研究小组,首次测定了远东豹的第一个基因组,这是一种濒危的豹亚种,局限分布于中国和俄罗斯的部分地区,这项研究是一项更大型的研究——“比较食草动物、食肉动物和杂食动物的基因组”——的一部分。该研究发表在本月的《Genome Biology》(11月2日),检测了18种有代表性的哺乳动物的基因组,其中包括8种食肉动物,其中有5种是猫科动物。

  不出所料,研究人员在食肉动物的基因组中观察到了淀粉和蔗糖代谢基因家族的减少。该研究团队还发现,在食肉动物中的两个基因,并不存在于杂食动物和草食动物的基因组中,这两个基因参与骨形成和修复,研究人员指出,它们可能是由食肉动物的狩猎生活方式所选定。

  本文共同作者、韩国蔚山国家科学技术研究所的Yunsung Cho在一次新闻发布会上说:“食肉性似乎是饮食适应相关基因的一个强大的选择动力——在杂食或草食的哺乳动物中没那么明显。例如,牛可以吃肉,而对它们的健康没有重大影响,但是豹吃草就会迅速死亡,因为它们已经进化为靠吃肉而生存。”

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  种属:中国甘草(Glycyrrhiza uralensis)

  基因组大小:3亿7900万个碱基对

  中国甘草不仅是给我们提供甘草糖的植物的近缘种,而且是传统中药的一种重要成分。日本RIKEN可持续资源科学研究中心的Kazuki Saito在新闻发布会上说:“它被纳入用于传统汉方医学的200个大配方的约百分之70。考虑到百分之90的日本医生在行医过程中开汉方医药,我们很容易看到这种植物的重要性。”

  上个月(10月24日),Saito和他的同事在《The Plant Journal》上首次报道了这种植物的全基因组序列。研究小组发现,中国甘草与其他豆科植物共享许多的基因,并确定了一些基因家族,它们可能编码赋予这种植物药用价值的化合物。

  本文共同作者Keiichi Mochida在新闻发布会上说:“我们希望,这项工作将能够开展分子育种,以培育能够在日本持续成长的品种,这会产生高浓度的有用化合物,如甘草甜素。”相关阅读:中药材“甘草”基因组测序完成。

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  种属:亚洲天牛(Anoplophora gladbripennis)

  基因组大小:9亿8100个碱基对

  亚洲天牛作为全球各地的一种侵入性、食木害虫而出名。来自贝勒医学院和孟菲斯大学的一组研究人员,已经对这种昆虫的基因组进行了测序,发现了负责其食欲的基因。他们的研究结果发表在本月(11月11日)的《Genome Biology》杂志。

  木材的营养物质含量非常低,并且对于消化来说具有挑战性,但是这种甲虫的基因组包含了一些基因,它们编码的酶最适合分解木材和由植物产生的防御性化学物质。作者报道称,甲虫强劲的喂养能力,让它能够靠各种各样的植物物种而得以生存,这有助于解释为什么这种甲虫的传播会如此迅猛。

  本文共同作者、孟菲斯大学的Duane McKenna在一次新闻发布会上说:“我们详细的基因组分析显示,亚洲天牛有1000多个基因,不存在于任何其他节肢动物。我们总共确定了86个基因——它们编码称为糖苷水解酶的酶,这个数量超过了在任何其他昆虫中发现的基因。”延伸阅读:测序解析昆虫中的恶魔 – 亚洲长角天牛 。

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  种属:黑丽蝇(Phormia regina)

  基因组大小:5亿5000万个碱基对

  当有动物死亡之后,黑丽蝇经常是现场的第一种昆虫。它们是大自然的清洁工,它们对死亡组织敏锐的嗅觉能力,引起了生物学家的兴趣。最近,印第安那大学-普渡大学的一个小组对黑丽蝇基因组进行了测序,该基因组包含了大约9000个基因,其中包括很少的移动元素。该研究成果于上个月(10月28日)发表在《BMC Genomics》杂志。

  本文共同作者、印第安那大学-普渡大学的Christine Picard在新闻发布会上说:“黑丽蝇没有什么特别的,但独特性的缺乏,正是科学家们的兴趣点所在。我们为研究其他具有不寻常或危险特征的昆虫(如一种果蝇,可对牲畜进行致命攻击)的科学家,提供了重要的资源。”

  丽蝇是如此紧密地聚集在尸体上,所以法医有时候会根据死亡组织中夹带的蝇卵年龄,来衡量一个人的死亡时间。Picard说:“我计划继续开展研究,更好地理解黑蝇从一个位置到另一个位置的种群变化,确定这些变化如何影响死后时间间隔的估量,旨在使这些重要的决定更加准确。”

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