最新基因组测序成果盘点

　　

生物通报道：近来，各大杂志上陆续发表了不少重要的基因组测序成果。the scientist杂志对此进行了盘点，以飨读者。

种属：野鸭，绿头鸭（Anas platyrhynchos）

基因组：约13 billion bp

鸭子是几乎所有甲型流感病毒的天然宿主（包括H5N1）。日前，研究人员测序了一只北京雌鸭的基因组，并将其与其他鸟类和哺乳动物基因组进行比较。研究显示，鸭基因组中的免疫相关基因与鸡类似，差不多是哺乳动物的一半。

研究人员通过深度转录组分析，在鸭基因组中，鉴定了应答禽流感病毒的基因。大多数情况下，鸭在感染流感病毒之后并不表现出症状。研究人员发现，鸭的β-防御素基因多样性很高，赋予这种水鸟独特的病毒防御机制。他们还分别研究了，感染H5N1高致病菌株和弱毒株的鸭子，并在此基础上阐明了与病毒免疫有关的基因。（详见：北京鸭基因组研究或助力抗击“禽流感”）

Y. Huang et al., “The duck genome and transcriptome provide insight into an avian influenza virus reservoir species,” Nature Genetics, doi: 10.1038/ng.2657, 2013.

 

种属：丝叶狸藻（Utricularia gibba）

基因组：约80 million bp

丝叶狸藻是一种食肉植物，能够通过负压捕食小虫。最近，科学家们对丝叶狸藻的基因组进行了测序，发现在目前已测序的高等植物中，这种水生植物的基因组最小。举例来说，葡萄和番茄的基因组分别为490 million bp和780 million bp。不过，丝叶狸藻的基因数却与葡萄和西红柿差不多。这是因为丝叶狸藻会系统性的抛弃非编码DNA。

人类基因组中越98%的DNA都是不编码蛋白的，这些DNA也被成为“垃圾”DNA。事实上，复杂生物往往具有更多的非编码DNA。然而，丝叶狸藻基因组中只有3%的非编码DNA，尽管它在进化过程中发生了三次基因组翻倍事件。目前的一些大型项目（如ENCODE）显示，非编码DNA对于复杂生命具有关键性作用，而这一新发现却对此提出了异议。（详见：Nature：被丢失的“垃圾”DNA）

E. Ibarra-Laclette et al., “Architecture and evolution of a minute plant genome,” Nature, 498:94-8, 2013.

 

种属：麻风分枝杆菌（Mycobacterium leprae）

基因组：约3.3 million bp

直到中世纪，麻风还是欧洲大陆上的一种常见传染病。目前，世界上每年仍有大约225,000人受到麻风感染。为了理解麻风分枝杆菌的演化史，研究人员通过新DNA捕获技术和高通量筛选，对这种致病菌的基因组进行了测序。他们从五具古代麻风病人的遗骸中提取了DNA样本，这些遗骸可追溯到10-14世纪。另外，他们还采用了 11位现代麻风病患者的样本。

研究显示，在过去几个世纪以来，麻风分枝杆菌并没有发生多少演化。在上述16个基因组中，研究人员只找到了约800个突变。文章总结道，16世纪麻风发病率的下降并不是因为麻风分枝杆菌丧失了毒力，而是因为社会环境改善，以及其他传染病的盛行（例如黑死病和肺结核）。（详见：Science解开古老的遗传谜题）

V.J. Schuenemann et al., “Genome-wide comparison of medieval and modern Mycobacterium leprae,” Science, doi:10.1126/science.1238286, 2013.

 

种属：斑马鱼（Danio rerio）

基因组：约1.41 billion bp

斑马鱼是非常有用的模式生物，人们可以在它的透明胚胎中，直接观察器官的发育，并对神经活动进行成像。此外，在斑马鱼中下调或过表达基因也很方便。现在斑马鱼已经成为研究人类疾病的重要工具。

尽管斑马鱼的基因组草图，早在十多年前就已完成，其质量无法与人类和小鼠基因组相比。新研究显示，斑马鱼拥有26,000个蛋白编码基因，是脊椎动物中最多的。这些基因中的70%与人类基因直系同源，其中包括大量的疾病相关基因。

该研究团队在另一项研究中展示了，对斑马鱼基因功能进行系统性评估的方法。他们通过致突变化合物进行高通量筛选，以此确定与各编码基因突变相关的表型。研究人员目前已经对斑马鱼38%的基因进行了突变分析，其中包括许多与人类直系同源的基因。（详见：著名研究所连发两篇Nature详解斑马鱼基因组）

R.N.W. Kettleborough et al., “A systematic genome-wide analysis of zebrafish-coding gene function,” Nature, 496:494-97, 2013.

K. Howe et al., “The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome,” Nature, 496:498-503, 2013.

 

种属：挪威云杉（Picea abies）

基因组：约19.6 billion bp

科学家们近期发布了挪威云杉的基因组草图。挪威云杉是一种广泛种植的植物，可用作圣诞树。

挪威云杉的基因组很庞大，比模式植物拟南芥的基因组大100倍，但云杉的基因数却与拟南芥差不多。研究人员指出，云杉的大型基因组，主要来自转座子拷贝的累积，云杉不具备有效清除转座子的机制。

研究人员将云杉的基因组序列，与其他五种裸子植物进行比较，为云杉和其他松柏类植物的育种提供了新的育种工具。（详见：Nature公布云杉超大基因组草图）

B. Nystedt et al., “The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution,” Nature, 497:579-84, 2013.

 

种属：线虫（Panagrellus redivivus）

基因组：约64.4 million bp

Panagrellus redivivus是一种适应多个生态位的线虫，常被用于土壤毒性研究，也是研究人类细菌感染的模式生物。

P. redivius是第二个被测序的非寄生线虫，第一个是其近亲秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegan）。秀丽隐杆线虫也是第一个被测序的多细胞生物。这两种线虫都生活在营养丰富的酸性环境，不过P. redivius演化出了一套独特的基因，可以帮助线虫抵御病毒和其他病原体。另外，这两种线虫的繁殖方式也不相同，P. redivius是雌雄异体的，需要通过交配进行繁殖，而C. elegan是雌雄同体的。

J. Srinivasan et al., “The draft genome and transcriptome of Panagrellus redivivus are shaped by the harsh demands of a free-living lifestyle,” Genetics, 193:1279-95, 2013.