Thescientist：2013年度最熱基因組

　　新的一年即將來臨，The scientist雜志盤點了2013年度的高引基因組研究，讓我們看看今年又有哪些新解碼的基因組受到熱捧。

　　斑馬魚基因組

　　種屬：Zebrafish, Danio rerio

　　基因組大小：~1.41 billion base pairs

　　斑馬魚(Danio rerio)是廣泛用于遺傳學、發育和疾病研究的重要模式生物，其透明胚胎特別容易觀察。此外，這種小魚既容易培養成本又低。近十年來，人們在不斷完善斑馬魚的基因組草圖。不過直到今年四月，人們才最終獲得了高質量的斑馬魚參考基因組，文章發表在Nature雜志上。

　　英國桑格研究所的科學家們，在斑馬魚的基因組中發現了26,000個蛋白編碼基因，這是已測序脊椎動物中最多的。研究顯示，斑馬魚70%的基因與人類基因直系同源。他們在同期Nature上還發表了另一篇文章，通過誘變和測序，在斑馬魚基因組中鑒定了10,000多個蛋白編碼基因的功能。研究人員希望，高質量的斑馬魚基因組，能夠幫助人們增進對人類疾病的認識。( 著名研究所連發兩篇Nature詳解斑馬魚基因組)

　　K. Howe et al., “The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome,” Nature, 496:498-503, 2013. (Cited 60 times)

　　R.N.W. Kettleborough et al., “A systematic genome-wide analysis of zebrafish protein-coding gene function,” Nature, 496:494-97, 2013. (Cited 22 times)

　　挪威云杉

　　種屬：Norway spruce, Picea abies

　　基因組大小：19.6 billion base pairs

　　挪威云杉(Picea abies)廣泛分布于北半球，是第一個被測序的裸子植物，其基因組發表在五月份的Nature雜志上。研究顯示，挪威云杉擁有巨大的基因組，但其中只有28,000個基因，數量與擬南芥差不多(擬南芥的基因組只有135 million bp)。研究人員發現，形成這種超大基因組是因為，挪威云杉無法有效清除轉座子元件。隨后，他們對另外五種針葉樹進行測序，并將這些低覆蓋度的基因組草圖與云杉基因組進行比較。研究顯示，轉座子元件在這類植物中非常普遍。“這些樹的基因組序列，不僅能幫助我們理解過去，還可以增進我們對目前北半球森林的理解，”北卡羅來納州立大學的Ronald Sederoff說。(Nature公布云杉超大基因組草圖)

　　B. Nystedt et al., “The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution,” Nature, 497:579-84, 2013. (Cited 44 times)

　　古老的腔棘魚

　　種屬：African coelacanth, Latimeria chalumnae

　　基因組大小：~2.86 billion base pairs

　　四月份Nature發布了非洲腔棘魚(Latimeria chalumnae)的基因組，引起了進化生物學家的強烈興趣，這種動物的形態與陸生脊椎動物的魚類祖先非常相似。腔棘魚曾被認為已在七千萬年前滅絕，直到上世紀三十年代，人們才在南非發現了一只。自此以后，人們總共只找到過309條腔棘魚。研究人員測序了腔棘魚的基因組，發現與肺魚、雞和哺乳動物相比，其蛋白編碼基因演化得非常慢。此外，與腔棘魚相比，肺魚與四足動物的親緣更近。

　　研究顯示，腔棘魚與四足脊椎動物共享的一個DNA片段，可能啟動了四肢的進化。該DNA片段能促進一個基因簇的表達，而該基因簇涉及了手指、手腕、腳踝和腳趾中的骨頭形成。文章指出，這些基因可能幫助陸生動物的魚類祖先，生成適應陸地的四肢。(10年努力，Nature發布基因組里程碑式成果)

　　C.T. Amemiya et al., “The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution,” Nature, 496:311-16, 2013. (Cited 29 times)

　　小菜蛾

　　種屬：Diamondback moth, Plutella xylostella

　　基因組大小：~3.4 billion base pairs

　　小菜蛾(Plutella xylostella)對十字花科的蔬菜危害很大(包括卷心菜和花椰菜)，每年造成四十億到五十億美元的經濟損失。上世紀九十年代以來，小菜蛾發展出了對殺蟲劑的抗性。今年一月，由福建農林大學和華大基因(BGI)領導一個國際團隊，測序了小菜蛾的基因組，發表在Nature Genetics雜志上。他們鑒定了大約18,000個蛋白編碼基因，其中超過1,400個是小菜蛾獨有的基因。研究顯示，這些獨特基因涉及了對植物防御素的感知和抵抗，參與了對環境信息的處理和應答。這些基因讓小菜蛾擁有了很強的抗壓能力。研究人員將小菜蛾基因組與其他昆蟲相比較，發現其解毒基因附近，在近兩百萬年以內發生了轉座子擴增。而這一現象讓小菜蛾得以快速演化出對殺蟲劑的抗性。(福建農林大學、華大基因Nature子刊發表新成果)

　　M. You et al., “A heterozygous moth genome provides insights into herbivory and detoxification,” Nature Genetics, 45:220-25, 2013. (Cited 24 times)

　　家山羊

　　種屬： Yunnan black goat, Capra hircus

　　基因組大小：~2.9 billion base pairs

　　去年年底華大基因和中科院昆明動物研究所合作，在Nature Biotechnology雜志上發布了第一個山羊基因組。研究人員對一只雌性家山羊(Capra hircus)的肝臟組織DNA進行了測序。他們注釋了超過22,000個蛋白編碼基因，和將近490個 miRNA基因。此外，研究人員還對內蒙古絨山羊的兩種毛囊進行了測序和比較，一種生成典型的山羊毛，而另一個生成柔軟的羊絨纖維。他們發現，這兩種不同類型的毛囊中，有51個基因發生了差異性表達。研究顯示，這些差異化表達的基因，大多編碼角蛋白或角蛋白輔助蛋白。這些寶貴信息可以幫助人們培育新品種，以獲得更柔韌的羊絨。(華大基因、中科院Nature子刊發表新成果)