最新基因组测序研究盘点

　　

生物通报道：The scientist杂志集中介绍了近期发表的一些基因组测序研究，以飨读者。

种属：半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）

基因组：477 million bp

黄海水产研究所和华大基因合作，对半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）的基因组进行了测序，并将结果发表在二月二日的Nature Genetics杂志上。在半滑舌鳎中，雄性拥有两个Z染色体，雌性拥有一个Z染色体和一个W染色体。

研究团队分别测序了一条雄性舌鳎（ZZ）和雌性舌鳎（ZW）的基因组，注释了21,516个蛋白编码基因，并且鉴定了W染色体的特有序列。他们发现在舌鳎的基因组中转座元件还不到6% ，大大少于其他脊椎动物。研究人员还对舌鳎变态（metamorphosis）阶段前后的基因表达进行比较，鉴定了与这一过程有关的基因。研究人员指出，舌鳎的ZW染色体，与鸡的ZW染色体有共同的祖先。虽然人们还不清楚禽类的Z染色体是否携带雄性决定基因，但研究显示舌鳎的Z染色体携带这样的基因。

“性别的演化是进化过程的一个重要转变，大大增强了物种的适应能力，”文章的共同作者，华大基因的Guojie Zhang说。“然而我们对于性别决定机制的了解还非常有限。研究这一过程背后的分子机制…将帮助我们理解基因组演化对于物种多样性的驱动作用。”

参考文献：Whole-genome sequence of a flatfish provides insights into ZW sex chromosome evolution and adaptation to a benthic lifestyle

 

种属：辣椒（Capsicum annuum）

基因组：约3.48 billion bp

辣椒（Capsicum annuum）是世界上广为使用的烹饪材料。现在科学家们对其基因组进行了测序（品种Criollo de Morelos 334），文章于一月十九日发表在Nature Genetics杂志上。（详见：Science新闻：辣椒基因组测序完成）

研究团队将这一辣椒品种的基因组，与西红柿（辣椒的近亲）以及其他三种辣椒进行了比较。研究显示，辣椒和西红柿基因组所包含的蛋白编码基因数相近（约35,000），但辣椒的基因组比西红柿大四倍。研究人员指出，这是因为重复元件在辣椒基因组中累积，尤其是Gypsy家族。此外，他们还检测了生成辣椒素的基因。研究显示，如果其辣椒素生物合成通路中的一个酶发生突变，就会生成不那么辣的辣椒。

“我们对辣椒进行了全基因组装配，并将其与西红柿基因组进行比较。我们的发现，为基因组的扩张过程提供了新的进化线索，”文章的共同作者，加州大学的Ryan Kim说。“辣椒的精密遗传学图谱可以帮助人们更好地筛选有价值的农业性状。”

 

种属：东亚飞蝗（Locusta migratoria）

基因组：6.5 billion bp

飞蝗（Locusta migratoria）是农业面临的一大浩劫，这种蝗群形成很快，能够长距离迁徙，每只飞蝗能够吃掉相当于自己体重的食物。现在，中科院和华大基因的研究人员在一月十四日的Nature Communications杂志上发布了这种害虫的基因组草图。

研究团队对一个雌性飞蝗的整个基因组进行了测序，装配了6.5 Gb的基因组（这是目前测序的最大动物基因组），预测了超过17,300个蛋白编码基因。文章指出，大量重复性元件的扩增是飞蝗大型基因组的成因。研究显示，飞蝗基因组的60%由重复性元件组成，而且飞蝗的内含子比绝大多数其他昆虫长十倍以上。研究人员还发现，与其他昆虫相比，与能量消耗和进食有关的基因家族在飞蝗中得到扩张。

这项研究向人们展示了数百个可以作为杀虫剂靶标的基因。飞蝗基因组可以帮助人们进一步理解这种害虫，以便更好的防控飞蝗带来的灾害。（详见：康乐院士Nature子刊发布基因组研究新成果）

 

种属：美洲钩虫（Necator americanus）

基因组：约244 million bp

钩虫（Necator americanus）能够通过皮肤进入人体，然后到达肠道。它们以人类的血液为食，可以在肠道生存多年。钩虫会引起贫血和营养不良等健康问题，对于儿童和孕妇尤为危险。华盛顿大学医学院的Makedonka Mitreva领导研究团队，测序了这种寄生虫的基因组，文章于一月十九日发表在Nature Genetics杂志上。

研究人员对生长在仓鼠肠道的钩虫进行了DNA和RNA测序，预测了19,151个蛋白编码基因。研究团队比较了钩虫不同阶段的转录组（传染阶段和寄生阶段），发现有1,948个基因存在差异性的表达，而这些基因可能成为新的治疗靶标。另外，研究人员还在基因组数据的基础上，开发了包含相关蛋白的芯片，以便在血液中检测患者的免疫反应。

“我们的研究可以帮助人们进一步理解，钩虫入侵机体、食用血液并成功躲避宿主免疫防御的机制。”Mitreva说。“这样的信息将大大加快相关诊疗工具和疫苗的开发。”

参考文献：Genome of the human hookworm Necator americanus 

 

种属：毕氏粗角猛蚁（Cerapachys biroi）

基因组：214 million bp

毕氏粗角猛蚁（Cerapachys biroi）与许多社会性昆虫不同，因为它们的群体中没有蚁后，由工蚁负责无性繁殖并照顾下一代。二月六日Current Biology杂志发表了这种蚂蚁的基因组测序结果。

研究人员测序了四个C. biroi种系的基因组，鉴定了17,263个蛋白编码基因。研究显示，C. biroi基因组是最小的蚂蚁基因组之一。此外，与其他已测序的昆虫相比，C. biroi的嗅觉受体基因更多，说明气味线索对于这种蚂蚁的生活周期非常重要。

研究人员还在C. biroi基因组中，研究了其他社会型昆虫拥有的繁殖和觅食相关基因，例如Vg（繁殖所需的卵黄前体蛋白）和For（涉及觅食行为的基因）。他们发现，C. biroi的这些保守基因处于动态的调控中。

参考文献：The Genome of the Clonal Raider Ant Cerapachys biroi

 

生物通编辑：叶予