近期最受关注的基因组测序

　　

生物通报道：The scientist杂志集中盘点了近期最受关注的一些基因组测序成果，包括模式生物雪貂、呆萌的企鹅、凶残的鳄鱼等等。

种属：雪貂（Mustela putorious furo）

基因组：2.41 billion bp

雪貂上一次登上头版头条是因为两项争议性的研究。这两项雪貂研究显示，人为突变可以让H5N1病毒获得在哺乳动物之间传播的能力。日前Nature Biotechnology杂志发布了首个雪貂基因组，以不那么有争议的方式加深了人们对哺乳动物呼吸道疾病的理解。

欧洲人最初驯养雪貂，是为了让它们帮助人类捕猎穴居动物。后来，雪貂不仅成为了很受欢迎的宠物，还是一种重要的模式生物。雪貂在进化树上位于啮齿动物和人类之间，“在比较小鼠和人类基因组的时候，雪貂能作为重要的基因组参照点，”美国NIH的Francis Collins说。

小鼠是最常用的动物模型，但雪貂在呼吸道疾病研究中更受青睐（比如流感和囊性纤维化），因为它们的肺部生理学和流感受体与人类更相似。华盛顿大学的研究人员不仅测序了雪貂基因组，还分析了囊性纤维化雪貂模型的转录组。（相关报道：Nature Biotechnology公布雪貂基因组草图）

 

种属：古代野马（死于16,000到43,000年前）

比较同一物种的野生品种和驯化品种，可以揭示驯化过程的遗传学机制。Equus ferus przewalskii是现在仅存的野马，但它们与已驯化的马亲缘关系比较远。Copenhagen大学的研究团队对俄罗斯冻土中的古代马骨进行了DNA测序，揭示了人类驯化对马基因组的重要影响。这些结果发表在上个月的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

这项研究中的马骨来自于一匹母马和一匹公马，它们所处的年代比马驯化时期要早得多。科学家们比较了古代样本、驯化品种和przewalski野马的单核苷酸多态性。他们发现，古代马与驯化品种在遗传学上更为相似，说明这些马可能是现代驯养马的祖先。

研究显示，在驯化过程中改变得最多的是，与生理形状和行为有关的两组基因。生理性遗传学改变主要增强了马的平衡、运动、肌肉和心脏系统，行为性遗传学改变主要涉及了大脑发育、学习能力和社交互动。文章指出，古代野马的基因组序列有助于阐明驯化过程背后的分子改变。（原文：Prehistoric genomes reveal the genetic foundation and cost of horse domestication）

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种属：阿德雷企鹅（Pygoscelis adeliae）和帝企鹅（Aptenodytes forsteri）

基因组：1.25 billion bp，1.39 billion bp

呆萌的企鹅为何能在寒冷的南极生存下来呢？上个月GigaScience发布的两种企鹅基因组，为我们提供了回答这个问题的线索。

阿德雷企鹅和帝企鹅基因组测序是鸟类种系基因组学项目（Avian Phylogenomics Project）的一部分。华大基因的研究团队比较了企鹅及其近亲的基因组序列，发现企鹅拥有13个编码beta-keratin的基因。这种蛋白是羽毛的主要成分，有助于形成企鹅独特的羽毛，起到保暖和防水的效果。

研究人员还鉴定了17个决定前肢形状的基因，其中一个基因也存在于人类中，这个基因发生突变会导致短肢和短肋。此外，企鹅的一个皮肤基因也和人类有关，DSG1基因被认为是手掌和脚底皮肤变厚的原因。

这项研究通过基因组分析，揭示了阿德雷企鹅和帝企鹅之间的差异。举例来说，阿德雷企鹅具有八个脂质代谢基因，而帝企鹅只有三个。（原文：Two Antarctic penguin genomes reveal insights into their evolutionary history and molecular changes related to the Antarctic environment）

 

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种属：美国短吻鳄（Alligator mississippiensis）、咸水鳄（Crocodylus porosus）、印度鳄（Gavialis gangeticus）

基因组：2.17 billion bp、2.12 billion bp、2.88 billion bp

上个月科学家们在Science杂志上发表了三种鳄鱼的基因组，并重建了鳄鱼祖先（archosaur）的部分基因组。祖龙archosaur包括了鸟类、鳄鱼和恐龙。

加州大学的研究人员测序了三种代表性鳄鱼的基因组，美国短吻鳄、咸水鳄和印度鳄。研究显示，这三种鳄鱼的基因组相似性为93%。研究人员发现，这三种鳄鱼的进化速度非常慢，跟乌龟差不多，比鸟类慢得多。“这一现象的最佳解释是，鳄鱼的祖先进化缓慢，快速进化是在鸟类中出现的，”这项研究的共同作者David Ray说。

研究人员还将这些鳄鱼的基因组与鸟类进行比较，重建了584 million bp的祖龙基因组。“人们对这种古代生物知之甚少，”Ray补充道。“我们希望通过后代的基因组（鳄鱼和鸟类）重建祖龙基因组，加深对它的了解。”（相关报道：中国科学家Science完成大型基因组项目）

 

种属：白腐菌（Phlebiopsis gigantea）

基因组：约30 million bp

松树用酸性树脂来保护自己的伤口但却抵挡不了真菌，白腐菌就是第一批入侵的真菌之一。东京大学的研究团队对一种白腐菌进行了基因组测序，解析了有助于消化木头的一些基因。这项研究发表在上个月的PLOS Genetic上。

研究人员在刚切割的松木和缺乏树脂的松木上，分析了白腐菌的转录组及其分泌的蛋白质。他们发现，水解酶基因和木质素降解基因的表达在这两种环境下并没有多少差异。不过在刚切割的松木上，一系列帮助白腐菌解毒树脂的基因被上调。在92个上调的基因中有51个在遗传学数据库中查不到对应功能，因此还需要更多工作来注释白腐菌的基因组、转录组和分泌组。文章指出，这项研究的初步分析可以帮助人们开发有效的保护策略和鉴定对人类有用有用的酶。（原文：Analysis of the Phlebiopsis gigantea Genome, Transcriptome and Secretome Provides Insight into Its Pioneer Colonization Strategies of Wood）

 

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Genome Digest