走近大熊猫基因组项目负责人 樊伟

　　

编者按：一个80后的本科生，来华大4年，参与了大量的基因组测序计划，他的名字也因此频登国际一流学术期刊，他就是华大基因研究院的樊伟。一位毕业于南开大学的学子，如今他已经独当一面。

 

作为大熊猫基因组项目负责人，他们的研究团队在12月出色地完成了使命，作为并列第一作者之一，他们的研究成果，大熊猫精细图谱刊发在《Nature》杂志在线版上。

 

请随生物通记者走近樊伟，了解更多大熊猫基因组项目台前幕后的精彩。

 

生物通：.据我所知，大熊猫基因组序列计划从去年3月开始，去年11月的时候，你们的研究团队已经完成了基因组框架图，到现在，差不多花了1年的时间完成精细图，可以给读者介绍一下，精细图和框架图的差异在哪吗？

 

樊伟：去年11月，我们发布了大熊猫基因组框架图，所谓框架图就是说组装的比较差，或者说组装的比较短，碎片比较多。之后，又用了大概3个月的时间，我们就完成了精细图，所谓精细图就是说组装的比较长了，碎片少了。对于生物学分析，我们当然希望能够组装得到尽可能长的序列，组装成一条条染色体，那是最高境界。其余的六七个月，主要是在开展各种功能分析以及进行论文写作和投稿审稿。

 

生物通：Nature最近发布了2篇对于你们成果的评论文章，我看了一下，比较有意思的是，你们从基因组精细图谱上看出，大熊猫从进化树来看是属于熊科的，而作为熊科的动物，它却只吃竹子不吃肉，从基因图上来看这要怎么解释？

 

樊伟：基因组数据证明了大熊猫在分类上属于熊科，它的祖先是凶猛的食肉动物。而今天的大熊猫几乎专门靠吃竹子生存。我们在鲜味受体基因T1R1上发现了两个移码突变，导致该基因失活，从而失去感受肉类鲜味的能力，这个基因功能的丢失很可能与熊猫的草食性有关。但是，我们在熊猫的基因组里无法找到用于消化竹子纤维素的基因，因此推断竹子纤维素的消化功能主要取决于大熊猫的胃肠道菌群。

 

生物通：据介绍，大熊猫基因组仍然具备很高的杂合率和较高的遗传多态性，这样的描述在生物学上有什么意义？

 

樊伟：我们测序的是大熊猫二倍体DNA(包括父源和母源)，这两套遗传物质之间的单核苷酸多态性SNP水平是非常高的，约为人的两倍。这说明虽然大熊猫的总个数非常少，但还没有发生严重的近亲繁殖现象，近亲繁殖会导致生存能力严重降低以至于灭绝。本研究只是做一个简单的推论，要具体了解当前大熊猫种群的遗传多态性状况，还需要测序更多的具有代表性的大熊猫。

 

生物通：华大基因研究院这些年取得了非常多的成果，作为一个华大人，可以给大家介绍一下华大内在文化和精神吗？

 

樊伟：华大基因研究院是一个不同与国内其他研究所的地方，她诞生于人类基因组中国卷1%项目，可谓生的伟大。多年来，华大基因始终坚持面向科学前沿和面向国家战略需求的方针，活跃于基因组研究领域及各种公益事业(如SARS、印尼海啸和汶川地震)。如今，华大基因已经发展成为具备科学研究、产业孵化和人才培养能力的综合性研究单位。作为一个华大人，我感觉非常自豪，因为我的工作不光是为了自己，也为了国家和全人类。有一句对联是我最喜欢的：

 

华夏生骄子共奠科学千秋基业，

大国有精英同解生命万事因缘。

 

此乃华大基因名称之由来，亦为华大基因文化和精神之核心。

 

华大基因抱有引领基因科学发展和造福人类健康的伟大理想，秉承“三发三带”的发展模式，三发(发现、发明、发展)，三带(以任务带学科、带产业、带人才)。众多年轻人(刚毕业的本科生、硕士生，以及大三大四的实习生)就是在这种环境下成长起来的，自由充满活力，广阔充满挑战，他们拥有比外界更多的机遇，当然成绩的取得也是必须要经过一番艰苦奋斗的，一般年轻人来到华大之后要学习一到两年，然后就可以独当一面了。基因组学作为一个新兴起的学科，是一个非常适合年轻人施展抱负的领域。希望认同华大文化并且向往在基因组科学和产业方向有所作为的同志和同学们加入华大基因，通过大家的共同努力，使中国的生物科技和经济引领世界！

 

生物通：您的研究团队使用的是第几代测序技术来完成大熊猫测序计划的，测序技术发展十分快速，您可以介绍一下第三代测序技术吗？

 

樊伟：大熊猫测序所使用的应该叫第二代测序技术(代表有454,Illumina,Solid技术)，第三代测序技术是指单分子测序技术(代表有Helicos, PacBio, 和各种纳米孔测序方法)。

 

关于Illumina测序技术，樊伟提供了两篇pdf供参考，见文末，直接点击下载。

 

 

生物通：相比测序技术的革新，数据的分析也十分重要，你们的研究团队获得测序结果后，用的什么软件来分析这些数据的呢？目前，市场上有多款分析软件，你们的研究团队用的有哪些独到之处？

 

樊伟：因为新测序技术产生的序列长度只有45到75bp, 之前的组装软件均不适用，我们自主开发了新的组装软件SOAPdenovo，利用de bruijn图论思想，完成了短序列的组装。详情见http://soap.genomics.org.cn/soapdenovo.html 。 至于组装之后的数据分析，则与之前的基因组分析有很多相似之处，我们主要采用一些免费的开源软件，同时自己开发一部分新的软件，来完成各种数据分析。总之，能够不断开发新软件是我们的核心优势。

（生物通 张欢）

测序技术参考文章，直接点击下载

 

solexa测序原理

 

Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry

 

 

樊伟

深圳华大基因研究院，生物信息部

广东省深圳市盐田区北山道北山工业区综合楼

  

研究领域:

基因组注释，鉴定基因组序列中全部的功能元件，包括蛋白质编码基因，非编码ＲＮＡ基因，重复序列和调控区等。

比较基因组分析，将多个物种的全部基因划分成基因家族，构建系统发生树，推断直系同源和旁系同源基因，以及鉴定共线性区域。

生物学分析，发现基因与表型之间的关系，在生物界中寻找具有重要研究价值和经济价值的基因资源。

 

发表论文:

1.         Ruiqiang Li1,2*, Wei Fan1*, Geng Tian1,3*, Hongmei Zhu1*, Lin He4,5*, Jing Cai6*, et.al. The complete genome sequence of the giant panda. Nature. Under Revision (2009)

2.         Sanwen Huang1, 2*†, Zhonghua Zhang1*, Xingfang Gu1*, William J. Lucas3*, Ruiqiang Li2,13*, Li Li2*, Wei Fan2*, et.al. The genome of the cucumber (Cucumis sativus Linnaeus). Nature Genetics. November (2009)

3.         Qingyou Xia, Yiran Guo, Ze Zhang, Dong Li, Zhaoling Xuan, Zhuo Li, Fangyin Dai, Yingrui Li, Daojun Cheng, Ruiqiang Li, Tingcai Cheng, Tao Jiang, Celine Becquet, Xun Xu, Chun Liu, Xingfu Zha, Wei Fan,.......et.al, Zhonghuai Xiang, Jun Wang. Complete Resequencing of 40 Genomes Reveals Domestication Events and Genes in Silkworm (Bombyx). Science. Aug 27 . (2009)

4.         The International Silkworm Genome Consortium, The genome of a lepidopteran model insect, the silkworm Bombyx mori, Insect Biochemistry and Molecular Biology (2009).

5.         Jun Wang, Wei Wang, Ruiqiang Li, Yingrui Li, Geng Tian, Laurie Goodman, Wei Fan,…….. Huanming Yang & Jian Wang. The diploid genome sequence of an Asian individual. Nature. Vol 456|6 (2008).

6.         Xiaomin Hu, Wei Fan, Bei Han, Haizhou Liu, Dasheng Zheng, Qibin Li, Wei Dong, Jianping Yan, Meiying Gao, Colin Berry, and Zhiming Yuan. Complete Genome Sequence of the Mosquitocidal Bacterium Bacillus sphaericus C3-41 and Comparison with Those of Closely Related Bacillus Species. JOURNAL OF BACTERIOLOGY, Vol.190, No.8, p.2892–2902 (2008).

7.         Hongkun Zheng, Junjie Shi, Xiaodong Fang, Yuan Li, Søren Vang, Wei Fan, Junyi Wang, Zhang Zhang, Wen Wang, Karsten Kristiansen and Jun Wang. FGF: A web tool for Fishing Gene Family in a whole genome database. Nucleic Acids Research, Vol. 35, W121–W125 (2007).