Thescientist：2013年度最热基因组

　　新的一年即将来临，The scientist杂志盘点了2013年度的高引基因组研究，让我们看看今年又有哪些新解码的基因组受到热捧。

　　斑马鱼基因组

　　种属：Zebrafish, Danio rerio

　　基因组大小：~1.41 billion base pairs

　　斑马鱼(Danio rerio)是广泛用于遗传学、发育和疾病研究的重要模式生物，其透明胚胎特别容易观察。此外，这种小鱼既容易培养成本又低。近十年来，人们在不断完善斑马鱼的基因组草图。不过直到今年四月，人们才最终获得了高质量的斑马鱼参考基因组，文章发表在Nature杂志上。

　　英国桑格研究所的科学家们，在斑马鱼的基因组中发现了26,000个蛋白编码基因，这是已测序脊椎动物中最多的。研究显示，斑马鱼70%的基因与人类基因直系同源。他们在同期Nature上还发表了另一篇文章，通过诱变和测序，在斑马鱼基因组中鉴定了10,000多个蛋白编码基因的功能。研究人员希望，高质量的斑马鱼基因组，能够帮助人们增进对人类疾病的认识。( 著名研究所连发两篇Nature详解斑马鱼基因组)

　　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

　　种属：Norway spruce, Picea abies

　　基因组大小：19.6 billion base pairs

　　挪威云杉(Picea abies)广泛分布于北半球，是第一个被测序的裸子植物，其基因组发表在五月份的Nature杂志上。研究显示，挪威云杉拥有巨大的基因组，但其中只有28,000个基因，数量与拟南芥差不多(拟南芥的基因组只有135 million bp)。研究人员发现，形成这种超大基因组是因为，挪威云杉无法有效清除转座子元件。随后，他们对另外五种针叶树进行测序，并将这些低覆盖度的基因组草图与云杉基因组进行比较。研究显示，转座子元件在这类植物中非常普遍。“这些树的基因组序列，不仅能帮助我们理解过去，还可以增进我们对目前北半球森林的理解，”北卡罗来纳州立大学的Ronald Sederoff说。(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. (Cited 44 times)

　　古老的腔棘鱼

　　种属：African coelacanth, Latimeria chalumnae

　　基因组大小：~2.86 billion base pairs

　　四月份Nature发布了非洲腔棘鱼(Latimeria chalumnae)的基因组，引起了进化生物学家的强烈兴趣，这种动物的形态与陆生脊椎动物的鱼类祖先非常相似。腔棘鱼曾被认为已在七千万年前灭绝，直到上世纪三十年代，人们才在南非发现了一只。自此以后，人们总共只找到过309条腔棘鱼。研究人员测序了腔棘鱼的基因组，发现与肺鱼、鸡和哺乳动物相比，其蛋白编码基因演化得非常慢。此外，与腔棘鱼相比，肺鱼与四足动物的亲缘更近。

　　研究显示，腔棘鱼与四足脊椎动物共享的一个DNA片段，可能启动了四肢的进化。该DNA片段能促进一个基因簇的表达，而该基因簇涉及了手指、手腕、脚踝和脚趾中的骨头形成。文章指出，这些基因可能帮助陆生动物的鱼类祖先，生成适应陆地的四肢。(10年努力，Nature发布基因组里程碑式成果)

　　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

　　种属：Diamondback moth, Plutella xylostella

　　基因组大小：~3.4 billion base pairs

　　小菜蛾(Plutella xylostella)对十字花科的蔬菜危害很大(包括卷心菜和花椰菜)，每年造成四十亿到五十亿美元的经济损失。上世纪九十年代以来，小菜蛾发展出了对杀虫剂的抗性。今年一月，由福建农林大学和华大基因(BGI)领导一个国际团队，测序了小菜蛾的基因组，发表在Nature Genetics杂志上。他们鉴定了大约18,000个蛋白编码基因，其中超过1,400个是小菜蛾独有的基因。研究显示，这些独特基因涉及了对植物防御素的感知和抵抗，参与了对环境信息的处理和应答。这些基因让小菜蛾拥有了很强的抗压能力。研究人员将小菜蛾基因组与其他昆虫相比较，发现其解毒基因附近，在近两百万年以内发生了转座子扩增。而这一现象让小菜蛾得以快速演化出对杀虫剂的抗性。(福建农林大学、华大基因Nature子刊发表新成果)

　　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

　　种属： Yunnan black goat, Capra hircus

　　基因组大小：~2.9 billion base pairs

　　去年年底华大基因和中科院昆明动物研究所合作，在Nature Biotechnology杂志上发布了第一个山羊基因组。研究人员对一只雌性家山羊(Capra hircus)的肝脏组织DNA进行了测序。他们注释了超过22,000个蛋白编码基因，和将近490个 miRNA基因。此外，研究人员还对内蒙古绒山羊的两种毛囊进行了测序和比较，一种生成典型的山羊毛，而另一个生成柔软的羊绒纤维。他们发现，这两种不同类型的毛囊中，有51个基因发生了差异性表达。研究显示，这些差异化表达的基因，大多编码角蛋白或角蛋白辅助蛋白。这些宝贵信息可以帮助人们培育新品种，以获得更柔韧的羊绒。(华大基因、中科院Nature子刊发表新成果)