近期基因组测序研究一览

　　

生物通报道：日前，the scientist杂志集中介绍了一些近期发表的基因组测序研究。

种属：海洋球石藻（Coccolithophores，Emiliania huxleyi）

基因组：约141.1 million bp

球石藻（E. huxleyi）是一种分布很广的海洋浮游植物，能够在多种环境条件下生长和开花。球石藻不仅是海洋食物网的主要组成部分，还会对全球气候产生重要影响。

研究人员对球石藻进行了基因组测序，并比较了14株E. huxleyi的基因组序列。研究显示，这种浮游植物的基因组，由核心基因和特有基因组成，且不同植株的特有基因差异较大。正是这一点，使球石藻得以适应广泛的气候环境。

研究人员指出，球石藻植株之间的遗传多样性很高，可以作为良好的模型，帮助人们研究物种对气候改变的适应。

B.A. Read et al., “Pan genome of the phytoplankton Emiliania underpins its global distribution,” Nature, doi: 10.1038/nature12221, 2013.

 

种属：马铃薯晚疫病菌（Phytophthora infestans）

基因组：约240 million bp

十九世纪四十年代的爱尔兰大饥荒，导致超过一百万人死亡，迫使数百万人背井离乡。这场饥荒是由马铃薯晚疫病菌造成的，这是一种与褐藻有亲缘关系的单细胞生物。此前人们一直认为，US-1菌株是爱尔兰大饥荒的罪魁祸首。

现在，研究人员采用收集自1845-1896年间的马铃薯叶标本，研究了其中的马铃薯晚疫病菌。他们将11株古代病菌与15株现代病菌的基因组进行比较，发现十九世纪的大饥荒实际上是由HERB-1菌株造成的。这种菌株虽然与US-1亲缘关系较近，但在饥荒发生之前，二者就已经从进化树上分开。

令人惊奇的是，研究人员没有在HERB-1基因组中找到其毒力的来源。实际上，这一菌株还缺乏一个关键基因，该基因能帮助现代菌株战胜马铃薯的免疫应答。

K.Yoshida et al., “The rise and fall of the Phytophthora infestans lineage that triggered the Irish potato famine,” eLIFE, doi: 10.7554/eLife.00731, 2013.

 

种属：中国莲（Nelumbo nucifera）

基因组：约929 million bp

中国莲（荷花）早在七千年前就被作为农作物种植，在亚洲文化中拥有着神圣的地位。这种水生植物的种子极为长寿，同时还是多种草药的关键成分。

日前，研究人员对中国莲基因组进行测序，首次完成了水生被子植物的全基因组测序和组装。研究显示，这一物种进化得非常缓慢，其核苷酸突变率比葡萄慢30%。此外，中国莲还具有大量独特的基因，这些基因所编码的蛋白，使根部的分生组织能够耐受磷饥饿（phosphate starvation），帮助自身适应营养缺乏的环境。这一特性有助于中国莲从陆生植物向水生植物转变。（详见：中国莲基因组测序完成http://www.ebiotrade.com/newsf/2013-6/201364121016755.htm）

R. Ming et al., “Genome of the long-living sacred lotus (Nelumbo nucifera Gaertn.),” Genome Biology, doi:10.1186/gb-2013-14-5-r41, 2013.

 

种属：剑尾鱼（Southern platyfish，Xiphophorus maculates）

基因组：约850 million bp

剑尾鱼（Xiphophorus maculatus）是研究癌症发展的良好模型。最近，科学家们测序了剑尾鱼的基因组，从中鉴定了触发黑素瘤的基因。其中一个基因不仅涉及黑素瘤的发展，还决定了剑尾鱼的着色模式。

研究人员还在剑尾鱼的基因组中，发现了与胎生有关的基因。这也是首次对除哺乳动物之外的，胎生脊椎动物进行基因组测序。剑尾鱼的基因组序列，为研究胎生结构的进化，提供了关键信息。此外，研究人员还在基因组中鉴定了，与认知和行为复杂性有关的一些基因。（详见：Nature子刊：剑尾鱼基因组测序助力黑素瘤研究http://www.ebiotrade.com/newsf/2013-4/2013416150021351.htm）

M. Schartl et al., “The genome of the platyfish, Xiphophorus maculatus, provides insights into evolutionary adaptation and several complex traits,” Nature Genetics, 45:567-72, 2013.

 

种属：TM6（candidate phylum TM6）

基因组：约1.1 million bp

许多微生物无法在实验室中进行培养，人们对它们的结构和功能知之甚少，这些微生物也因此被称为是“生命的暗物质”。发现于1996年的TM6就是这样一类细菌，它们广泛分布于水环境中（包括家庭饮用水）。

研究人员从下水管的生物膜上收集这种生物，在随机取样的基础上进行DNA扩增，然后通过微型宏基因组技术完成了TM6的基因组组装。这类微生物基因组较小（1.07 million bp），而且缺乏基本氨基酸和维生素的生物合成途径，说明它们很可能是某种未知宿主的共生者。（详见：JCVI科学家破译“生命的暗物质”http://www.ebiotrade.com/newsf/2013-6/2013613111958881.htm）

J.S. McLean et al., “Candidate phylum TM6 genome recovered from a hospital sink biofilm provides genomic insights into this uncultivated phylum,” PNAS, doi:10.1073/pnas.1219809110 , 2013.

 

种属：双峰驼（Camelus bactrianus）

基因组：约1.57 billion bp

双峰驼很晚才被人类驯化，这种沙漠生物不仅能作为运输工具，也能为人类提供奶、肉和毛料。

研究人员对双峰驼的基因组进行了从头测序，完成了这种生物的基因组草图，并在此基础上鉴定了与驯化过程有关的一些遗传学改变。研究人员指出，双峰驼的核苷酸多样性水平，与其他家养有蹄动物差不多。

随着全球气候的改变，土壤荒漠化越来越严重。研究人员希望通过双峰驼的基因组序列，找到决定双峰驼特性的基因，以便帮助它们适应更温暖干燥的气候。

P.A. Burger and N. Palmieri, “Estimating the population mutation rate from a de novo assembled Bactrian camel genome and cross-species comparison with dromedary ESTs,” Journal of Heredity, doi: 10.1093/jhered/est005, 2013.