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The Scientist:基因组速览(2017-03-16)

来源:生物谷 2017-03-21 06:56

2017年3月21日/生物谷BIOON/---当研究人员对物种的基因组进行测序,绘制基因组图谱和破解基因组时,他们从中学到什么。
藜麦植物。图片来自2017 Kaust Linda Polik。
一种主食
物种:藜麦(Chenopodium quinoa)
基因组大小:13.9亿个碱基对
作为南美洲的一种营养丰富的农作物,藜麦正快速地变成西方饮食中的一种主食。这种谷物能够在多种恶劣环境条件下茁壮成长,如高海拔和质量差的土壤。然而,利用它生产食物并不简单,这是因为这种植物的种子含有一种被称作皂苷(saponin)的苦味分子,必需将它清除才能供人食用。

通过对藜麦基因组进行测序和分析,研究人员揭示出一种调节皂苷产生的基因。他们上个月(2017年2月8日)将他们的发现发表在Nature期刊上(Nature, doi:10.1038/nature21370)。他们的发现可能有助人们培育出不含这种苦味分子的藜麦品种,从而允许它被人更加广泛地种植。论文共同作者、荷兰瓦赫宁根大学与研究中心藜麦培育专家Eibertus N. van Loo在一项声明中说到,“我们发现确保某些藜麦品种不能够产生苦味的皂苷的基因突变。利用对藜麦DNA的这种新认识,我们能够快速地和轻松地选择在培育过程中不产生苦味物质的植物。”

这些研究人员说,他们希望这可能最终降低藜麦的价格。论文通信作者、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学植物科学家Mark Tester说,“我想看到让藜麦变成一种能够更加广泛种植的并且变得更加便宜的农作物。”

恶性疟原虫,图片来自CDC, Dr. Mae Melvin。
更多的疟原虫
物种:人疟原虫---三日疟原虫(Plasmodium malariae)和卵形疟原虫(Plasmodium ovale)
基因组大小:分别为3.36千万个碱基对和3.35千万个碱基对

疟疾是由疟原虫导致的。疟原虫通过感染的蚊子将这种疾病传播给人类。研究人员对三种疟原虫物种---三日疟原虫、卵形疟原虫wallikeri亚种和卵形疟原虫curtisi亚种---的基因组进行了测序。他们的发现在今年早些时候(2017年1月25日)发表在Nature期刊上(doi:10.1038/nature21038)。

论文共同作者、澳大利亚昆士兰医学研究所研究员James McCarthy在一项声明中说道,“尽管它们的致命性没有恶性疟原虫那么强,但是这些更加罕见的疟原虫很可能更难被清除。如今,这些新的基因组应当有可能让人为这些疟原虫开发出改进的诊断工具以便确保有药物抵抗它们和协助疫苗开发。”

McCarthy和同事们对来自疟疾患者血液样品中的这三种疟原虫的基因组进行测序。他们随后将这些新测序出的基因组与其他的疟原虫基因组进行比较,从而对这些疟原虫的进化获得新的见解。他们发现三日疟原虫含有类似于恶性疟原虫中的RH5蛋白编码基因的基因家族。RH5蛋白在恶性疟原虫侵入人红细胞中发挥着至关重要的作用。此外,他们发现感染人类的三日疟原虫的核苷酸多样性要比感染黑猩猩的相应疟原虫更小。根据他们的说法,这一点也在感染人类和感染黑猩猩的恶性疟原虫物种中发现到,这提示着这些物种是最近分开的。

论文共同通信作者、英国韦尔科姆基金会桑格研究所研究员Thomas Dan Otto在一项声明中说道,“这些更被人忽视的物种的基因组将能够让人开发出研究疟疾传播和扩散的工具,这将是实现疟疾完全根除所必不可少的。”

图片来自Wikipedia, Ryan Hodnett。
具有纪念意义的基因组组装
物种:美洲河狸(Castor canadensis)
基因组大小:27亿个碱基对

上个月(2017年2月1日),科学家们在G3: Genes, Genomes, Genetics期刊上报道了首个美洲河狸基因组序列(doi:10.1534/g3.116.038208)。他们对一只圈养的10岁美洲河狸的基因组进行测序。这只被称作Ward的美洲河狸是在加拿大魁北克出生的,当前生活在多伦多动物园里。

论文作者、加拿大多伦多患儿医院应用基因组学中心主任Stephen Scherer说,“美洲河狸的基因组之前未被测序过,而且我们认为如果有人对它进行测序的话,那么应当由加拿大科学家完成。”

这项研究是加拿大这个国家成立150年的礼物。它也测试了一种新的基因组组装方法。这是因为利用标准的技术,有大量的遗传变异体遗漏了。

图片来自Wikipedia, Micropix。
巨大的微生物
物种:天蓝喇叭虫(Stentor coeruleus)
基因组大小:大约8.3千万个碱基对

天蓝喇叭虫是一种巨大的微生物。它能够生长至2毫米长,比大多数细菌大1000倍。这种巨大的单细胞有机体具有一个三角头,一个尾巴和许多微小的毛发状纤毛。在一切为二之后,它也能够完全地再生出它的头和尾巴。为了研究天蓝喇叭虫如何获得它的再生能力,研究人员对天蓝喇叭虫的基因组进行测序。上个月(2017年2月9日),他们的研究结果发表在Current Biology期刊上(doi: 10.1016/j.cub.2016.12.057)。

这些研究人员在他们的研究中写道,“这种天蓝喇叭虫基因组的最为显著的特征是它具有非常短的内含子。”它的内含子仅长15~16个核苷酸,也是迄今为止在任何物种中发现的最短内含子。

这些研究人员也发现这种天蓝喇叭虫基因组的大小与它的细胞大小成比例。他们不太确定这些新的发现意味着什么。论文作者、美国加州大学旧金山分校研究员Wallace Marshall在一项声明中说道,“明显的是,我们对它的生物学机制的理解仍然遗漏了重大的东西。”

图片来自Flickr, Brian Gratwicke。
攻击性的鱼
物种:乌鳢(Channa argus)
基因组大小:大约6.153亿个碱基对

乌鳢是一种东亚的淡水鱼。在北美洲,它被视作为一种攻击性的鱼。这种鱼因能够激烈地争夺食物和栖息地,经常威胁到海洋生态系统的平衡。来自中国水产科学研究院的研究人员和他们的同事们对乌鳢基因组进行了测序。这个月(2017年3月2日),他们在GigaScience期刊上报道了这一发现(doi: 10.1093/gigascience/gix011)。

通过对这些测序数据进行分析,这些研究人员揭示出24种基因家族似乎是乌鳢特异性的,而且证实这种动物基因组中的18.9%是由重复序列组成的。他们在这项研究中写道,“这种基因组组装草图将是遗传培育、对攻击性物种的环境DNA检测和对这种有重要经济意义的硬骨鱼的生物学研究的一种有价值的的资源。”(生物谷 Bioon.com)

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原始出处:
Genome Digest

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