中科院Science公布最新基因組

　　繼2012年中國科學院昆明動物研究所、深圳華大基因研究院等單位合作完成了首個山羊全基因組圖譜之后，6月昆明動物研究所，華大基因等處的研究人員又公布了綿羊基因組序列，并且將這一基因組與其它哺乳動物基因組進行了比對，構建了相關的系統發育樹。這一研究成果公布在6月6日Science雜志上。

　　參與這項研究的包括國內國外多家研究機構的研究人員，中方通訊作者包括昆明動物研究所王文研究員，深圳華大基因研究院徐訊研究員。

　　綿羊（(Ovis aries）是牛科綿羊屬草食性反芻家畜。毛為毛紡工業的主要原料，肉(特別是羔羊肉)可食用，皮張為工業原料。野生綿羊馴化為家畜始于8000年前的新石器時代，發源地在中亞細亞，以后逐漸向世界各地擴展。

　　這種動物是免疫學研究中常用的試驗動物，如可用綿羊制備抗正常人全血清的免疫血清，利用此免疫血清可以研究早期骨髓瘤，巨球蛋白血癥和一些丙種蛋白缺乏癥。

　　此前昆明動物研究所等處的研究人員曾利用內生逆轉錄病毒（ERVs）作為遺傳標記研究綿羊的馴化歷史，發現廣泛分布于歐亞和非洲的綿羊經歷了兩段獨立的馴化遷移時期，并形成不同的逆轉錄病毒組合類型（retrotype）和形態特征，從而從遺傳上區分了綿羊的古老品種與現代品種對人類不同馴養需求的滿足。

　　在此基礎上，研究人員完成了綿羊的基因組測序，并通過與其它哺乳動物的基因組序列進行比較，構建了一個分別比較綿羊、山羊、牛、牦牛、豬、馬及其他物種的系統發育樹，從中解釋了綿羊特殊消化系統及綿羊獨特脂肪代謝過程（用于維持其厚實、毛茸茸的皮毛）的基因進行了準確的定位。

　　此次研究主要選擇了一個原先來自荷蘭的品種：Texel sheep，研究發現綿羊與山羊和其它反芻類動物是在數百萬年前分開的。芻類動物都一種獨特的消化器官：瘤胃，這種器官能將植物性材料轉化為一種蛋白質來源。

　　在這項研究中，研究人員還在綿羊中發現了先前未被認識的基因，包括那些幫助支持維護羊毛所需的油脂分泌的基因。研究人員將其在其它動物中的同源物相比，發現了在如瘤胃等不同組織中表達的基因。

　　研究人員提出，這些基因在瘤胃的演化過程中獲得了新的功能。這項研究揭示了與反芻動物中飲食、消化系統及代謝間相互作用有關的主要的基因組識別標志。由于綿羊是一種重要的農業動物物種，這一工作的結果將為這種動物的未來研究提供關鍵性的資源。

　　作者簡介：王文

　　博士、研究員，中德馬普進化基因組學青年科學家小組組長，遺傳資源與進化國家重點實驗室學術委員會副主任。多年來一直致力于新基因起源和進化的機制研究。

　　學習和工作經歷：

　　1989年畢業于武漢大學生物系, 獲學士學位。

　　1992年在已故動物遺傳學家施立明院士指導下在中國科學院昆明動物研究所獲得碩士學位。

　　1995年10月-1996年6月在美國哥倫比亞大學作訪問學者。1996年在施立明和吳鶴齡教授指導下在昆明動物研究所獲得博士學位。

　　1997年8月至2002年7月美國芝加哥大學生態與進化學系博士后暨研究助理。

　　2002年8月至今 中科院昆明動物研究所研究員

　　研究方向：

　　在這個后基因組學時代，理解浩如煙海的基因組學數據不僅是一個熱門的話題，更是一件具有挑戰性的科學課題。本實驗室側重于了解在自然和人工選擇下基因組中新遺傳結構及其功能產生的機制和過程。主要包括研究新基因起源和進化的機制，以及以新基因為切入點研究新的通路和網絡形成和進化的規律，最終希望以整合遺傳、進化和發育的方式，了解遺傳、表型形成和生物適應的關系。

　　在未來幾年里，我們將主要圍繞自然和人工選擇下中新遺傳結構及其新功能的起源進化。現階段主要有以下研究方向：

　　1、遺傳、發育和進化是生命科學中的重要問題。傳統的進化發育生物學（Evo-Devo）更多是探討動物中古老的、共有的發育機制，很多看法和假說難以在物種分化的水平得到驗證和闡釋。最近Evo-Devo的新發展則主要側重于種內或近緣種間基因的調控改變。但我們近期關于新基因及其功能起源進化的研究表明，一個嶄新基因的出現能對表型或發育過程產生重要的影響。我們計劃利用與動物發育和進化相關的新基因，以它們為模型揭示新pathway起源進化和維持調整的機制，探索一條認知遺傳、發育和進化統一的新道路。

　　2、人工選擇和基因組進化的機制。家養動物和栽培作物是人類文明和社會賴以存在和發展的重要物質基礎。但是，自達爾文首次系統論述家養動物和栽培植物因人工選擇而發生顯著變異的現象以來，因為囿于人工選育性狀的復雜性及其往往不遵循典型的孟德爾遺傳方式，人們對于人工選擇的遺傳機制和在人工選擇下基因和基因組的變化、進化規律依然知之甚少，甚至比我們對自然選擇機制的了解還少。隨著基因組數據的大量積累和進化基因組學研究理論和技術的迅猛發展，現在我們已可以在基因組的大尺度水平系統研究人工選擇的遺傳作用機制。本研究課題計劃通過對馴養生物及其野生種基因組水平和表觀基因組學（epigenomics）水平的大規模比較分析，定義受人工選擇作用的大量基因和基因組區域，歸納總結人工選擇作用的遺傳機制和一般規律。利用規模化的轉基因技術，鑒別出一批與人工選擇性狀相關的重要基因，為遺傳和基因工程育種提供重要的理論指導和基因及品系資源。

　　4、其他一些進化基因組學研究課題，如動物毒素基因的起源進化、新性染色體的進化、新外顯子的進化等。