The Scientist：2013年度热门基因组研究

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《The Scientist》：2013年度热门基因组研究

  
2013年末，《科学家》（The Scientist）杂志盘点了 2013 年度的高引基因组研究论文，一起来了解下有哪些基因组论文受到了研究人员的热捧。
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。
来自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。（详细报道 Nature：系统解析斑马鱼参考基因组）
Kerstin Howe, Matthew D. Clark, Carlos F. Torroja, James Torrance, Camille Berthelot, Matthieu Muffato, John E. Collins, Sean Humphray, Karen McLaren, Lucy Matthews, Stuart McLaren, Ian Sealy, Mario Caccamo, Carol Churcher, Carol Scott, Jeffrey C. Barrett, Romke Koch, Gerd-Jörg Rauch, Simon White, William Chow, Britt Kilian, Leonor T. Quintais, José A. Guerra-Assunção, Yi Zhou, Yong Gu, Jennifer Yen, Jan-Hinnerk Vogel, Tina Eyre, Seth Redmond, Ruby Banerjee, Jianxiang Chi, Beiyuan Fu, Elizabeth Langley, Sean F. Maguire, Gavin K. Laird, David Lloyd, Emma Kenyon, Sarah Donaldson, Harminder Sehra, Jeff Almeida-King, Jane Loveland, Stephen Trevanion, Matt Jones, Mike Quail, Dave Willey, Adrienne Hunt, John Burton, Sarah Sims, Kirsten McLay, Bob Plumb, Joy Davis, Chris Clee, Karen Oliver, Richard Clark, Clare Riddle, David Eliott, Glen Threadgold, Glenn Harden, Darren Ware, Beverly Mortimer, Giselle Kerry, Paul Heath, Benjamin Phillimore, Alan Tracey, Nicole Corby, Matthew Dunn, Christopher Johnson, Jonathan Wood, Susan Clark, Sarah Pelan, Guy Griffiths, Michelle Smith, Rebecca Glithero, Philip Howden, Nicholas Barker, Christopher Stevens, Joanna Harley, Karen Holt, Georgios Panagiotidis, Jamieson Lovell, Helen Beasley, Carl Henderson, Daria Gordon, Katherine Auger, Deborah Wright, Joanna Collins, Claire Raisen, Lauren Dyer, Kenric Leung, Lauren Robertson, Kirsty Ambridge, Daniel Leongamornlert, Sarah McGuire, Ruth Gilderthorp, Coline Griffiths, Deepa Manthravadi, Sarah Nichol, Gary Barker, Siobhan Whitehead, Michael Kay, Jacqueline Brown, Clare Murnane, Emma Gray, Matthew Humphries, Neil Sycamore, Darren Barker, David Saunders, Justene Wallis, Anne Babbage, Sian Hammond, Maryam Mashreghi-Mohammadi, Lucy Barr, Sancha Martin, Paul Wray, Andrew Ellington, Nicholas Matthews, Matthew Ellwood, Rebecca Woodmansey, Graham Clark, James Cooper, Anthony Tromans, Darren Grafham, Carl Skuce, Richard Pandian, Robert Andrews, Elliot Harrison, Andrew Kimberley, Jane Garnett, Nigel Fosker, Rebekah Hall, Patrick Garner, Daniel Kelly, Christine Bird, Sophie Palmer, Ines Gehring, Andrea Berger, Christopher M. Dooley, Zübeyde Ersan-ürün, Cigdem Eser, Horst Geiger, Maria Geisler, Lena Karotki, Anette Kirn, Judith Konantz, Martina Konantz, Martina Oberländer, Silke Rudolph-Geiger, Mathias Teucke, Kazutoyo Osoegawa, Baoli Zhu, Amanda Rapp, Sara Widaa, Cordelia Langford, Fengtang Yang, Nigel P. Carter, Jennifer Harrow, Zemin Ning, Javier Herrero, Steve M. J. Searle, Anton Enright, Robert Geisler, Ronald H. A. Plasterk, Charles Lee, Monte Westerfield, Pieter J. de Jong, Leonard I. Zon, John H. Postlethwait, Christiane Nüsslein-Volhard, Tim J. P. Hubbard, Hugues Roest Crollius, Jane Rogers& Derek L. Stemple. The Zebrafish Reference Genome Sequence and its Relationship to the Human Genome. Nature, 17 April 2013; doi:10.1038/nature12111（60 次引用）
Ross N. W. Kettleborough, Elisabeth M. Busch-Nentwich, Steven A. Harvey, Christopher M. Dooley, Ewart de Bruijn, Freek van Eeden, Ian Sealy, Richard J. White, Colin Herd, Isaac J. Nijman, Fruzsina Fényes, Selina Mehroke, Catherine Scahill, Richard Gibbons, Neha Wali, Samantha Carruthers, Amanda Hall, Jennifer Yen, Edwin Cuppen & Derek L. Stemple. A systematic genome-wide analysis of zebrafish protein-coding gene function. Nature, 17 April 2013; doi:10.1038/nature11992（22次引用）
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。（详细报道 Nature：科学家完成云杉超大基因组草图）
Björn Nystedt, Nathaniel R. Street, Anna Wetterbom, Andrea Zuccolo, Yao-Cheng Lin, Douglas G. Scofield, Francesco Vezzi, Nicolas Delhomme, Stefania Giacomello, Andrey Alexeyenko, Riccardo Vicedomini, Kristoffer Sahlin, Ellen Sherwood, Malin Elfstrand, Lydia Gramzow, Kristina Holmberg, Jimmie Hällman, Olivier Keech, Lisa Klasson, Maxim Koriabine, Melis Kucukoglu, Max Käller, Johannes Luthman, Fredrik Lysholm, Totte Niittylä, Åke Olson, Nemanja Rilakovic, Carol Ritland, Josep A. Rosselló, Juliana Sena, Thomas Svensson, Carlos Talavera-López, Günter Theißen, Hannele Tuominen, Kevin Vanneste, Zhi-Qiang Wu, Bo Zhang, Philipp Zerbe, Lars Arvestad, Rishikesh Bhalerao, Joerg Bohlmann, Jean Bousquet, Rosario Garcia Gil, Torgeir R. Hvidsten, Pieter de Jong, John MacKay, Michele Morgante, Kermit Ritland, Björn Sundberg, Stacey Lee Thompson, Yves Van de Peer, Björn Andersson, Ove Nilsson, Pär K. Ingvarsson, Joakim Lundeberg &Stefan Jansson. The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution. Nature, 22 May 2013; doi:10.1038/nature12211（44次引用）
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。（详细报道 Nature：脊椎动物进化里程碑 腔棘鱼基因组测序完成）

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 1 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。（详细报道 中国科学家首次成功破译小菜蛾基因组）

家山羊
种属： Yunnan black goat, Capra hircus
基因组大小：~2.9 billion base pairs
2012 年 12 月，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。