Cell封面：标志性基因组测序结果

　　

生物通报道：随着测序技术的发展，近年来生物基因组一个接着一个的被破译，本周（11月24日）顶级杂志Cell，Nature杂志就接连发表了三项重要的基因组测序成果：帝王蝶基因组、叶螨基因组、猪蛔虫基因组。其中来自麻省大学医学院的研究人员公布的帝王蝶基因组序列是首个被破译的蝴蝶基因组，也是首个长途迁移标志性基因组成果。因此被Cell杂志作为封面文章进行推荐。

（帝王蝶基因组草图揭示了一整套蛋白编码基因信息，这将有助于深入了解长途迁徙动物基因，包括围绕太阳的迁徙，生殖静止（reproductive quiescence），和寿命）

帝王蝶（monarch butterfly）是栖息在北美地区的一种色彩斑斓、身体硕大的蝴蝶，学名“黑脉金斑蝶”，俗称帝王蝶。帝王蝶是北美地区最常见的蝴蝶之一，也是地球上迁徙性蝴蝶其中之一。数以百万计的帝王蝶每年秋季自加拿大向南飞行5000公里，历时两个月抵达墨西部中部的米却肯州的丛林过冬。到来年3月，帝王蝶又会不远万里向北飞回加拿大。整个一次迁徙过程往往需要5代蝴蝶来完成。帝王蝶的这种迁徙习性，被誉为世界一大自然奇观。

在这篇题为“The Monarch Butterfly Genome Yields Insights into Long-Distance Migration”的文章中，研究人员解析了为什么这些蝴蝶能记住迁徙过程中的时间和空间——帝王蝶能奇迹般地找到自己的曾祖原先居住的那棵树。

文章通讯作者Steven Reppert表示，“通过对这种蝴蝶的测序，我们现在有机会了解这种长途迁徙的遗传和分子机制”，研究人员分析了负责视图，生物钟，方向性飞行的基因，这一基因组也揭示了保幼激素合成所需的一整套基因，研究人员发现这些激素的变化对于迁徙蝴蝶关闭繁殖，以及延长其寿命达到9个月时间是必需的——一般来说，非迁徙蝴蝶只能存活1个月。

这些数据将有助于加深对于帝王蝶迁徙的了解，并且迁徙群体和非迁徙群体的遗传比较分析也将对于未来研究迁徙鸟类具有重要意义。

其它两项基因组测序成果：

The genome of Tetranychus urticae reveals herbivorous pest adaptations

叶螨（Tetranychus urticae）是一种常见的农业害虫，受害作物很多，其中包括玉米、大豆、西红柿和辣椒，并且对杀虫剂的抗药性非常强。它的基因组现已被测序并得到分析，并将有助于了解这种害虫的荷尔蒙及其吐丝能力的演化。对以不同植物为食的螨虫所做的转录组分析，显示了这种害虫在变化的宿主环境中是怎样进行自卫的，也为有可能付诸实施的、不采用杀虫剂的植物保护策略提供了线索。该基因组编码17个丝蛋白基因，对叶螨的丝所做的物理实验表明，它是一种天然纳米材料，其纤维要比吐丝蜘蛛所产的丝细100倍以上。

Ascaris suum draft genome

来自澳大利亚墨尔本大学，华大基因等处的研究人员完成了一种大型肠蛔虫：Ascaris suum的遗传图谱绘制，从中发现了有助于防治长时间破坏性寄生虫疾病的新靶标，这一研究成果以letter的形式公布在Nature杂志上。

猪蛔虫（Ascaris suum）是寄生于猪小肠中最大的一种线虫。对于这种寄生虫的深入了解将有助于防治重大寄生虫疾病，比如蛔虫病，后者影响了中国，东南亚，南美，以及非洲部分地区上亿人的健康，每年夺取了上千人的生命，也引发了幼童的慢性疾病。因此被世界卫生组织定性为迫切需要深入研究，和提升防控的关键性，被忽视疾病。

这项研究为治疗这些条件性蛔虫病提出了新思路，Jex说，“完成Ascaris suum（猪蛔虫）基因组的测定朝着防治这种传染病迈出了一大步，我们对于这种寄生虫的遗传特性，以及作用原理了解得更多，就能更好的采取新方法防治这种疾病。”
在这篇文章中，研究人员从基因组序列中，发现了5个新药物靶点，这些靶点也与其它许多寄生虫相关，目前迫切需要新治疗方法，而基因组导向的药物靶标筛选则是识别能特异性杀死这些寄生虫，而不是宿主的好方法。并且研究人员也找到了猪蛔虫是如何逃脱免疫系统追捕的原因，这有助于未来相关疫苗的研发。

这一研究组完成基因组测序的Ascaris suum寄生虫，虽然只是主要感染猪，但是这种寄生虫与另外一种人类寄生虫：Ascaris lumbricoides（人蛔虫）亲源关系十分近——人蛔虫是一种15-30cm长，通过被污染的鸡蛋传播的寄生虫。因此这项研究对于防治此类疾病都具有重要的意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The Monarch Butterfly Genome Yields Insights into Long-Distance Migration

Highlights
Generation of a set of 16,866 protein-coding genes from the monarch butterfly genome
Prominent similarities exist between the monarch and Bombyx mori genomes
Orthology properties suggest that the Lepidoptera are a fast evolving insect order
Genes are identified that yield insights into the long-distance migration

Summary
We present the draft 273 Mb genome of the migratory monarch butterfly (Danaus plexippus) and a set of 16,866 protein-coding genes. Orthology properties suggest that the Lepidoptera are the fastest evolving insect order yet examined. Compared to the silkmoth Bombyx mori, the monarch genome shares prominent similarity in orthology content, microsynteny, and protein family sizes. The monarch genome reveals a vertebrate-like opsin whose existence in insects is widespread; a full repertoire of molecular components for the monarch circadian clockwork; all members of the juvenile hormone biosynthetic pathway whose regulation shows unexpected sexual dimorphism; additional molecular signatures of oriented flight behavior; microRNAs that are differentially expressed between summer and migratory butterflies; monarch-specific expansions of chemoreceptors potentially important for long-distance migration; and a variant of the sodium/potassium pump that underlies a valuable chemical defense mechanism. The monarch genome enhances our ability to better understand the genetic and molecular basis of long-distance migration.