最新基因組測序成果盤點

　　近來，各大雜志上陸續發表了不少重要的基因組測序成果。the scientist雜志對此進行了盤點，以饗讀者。

　　種屬：野鴨，綠頭鴨(Anas platyrhynchos)

　　基因組：約13 billion bp

　　鴨子是幾乎所有甲型流感病毒的天然宿主(包括H5N1)。日前，研究人員測序了一只北京雌鴨的基因組，并將其與其他鳥類和哺乳動物基因組進行比較。研究顯示，鴨基因組中的免疫相關基因與雞類似，差不多是哺乳動物的一半。

　　研究人員通過深度轉錄組分析，在鴨基因組中，鑒定了應答禽流感病毒的基因。大多數情況下，鴨在感染流感病毒之后并不表現出癥狀。研究人員發現，鴨的β-防御素基因多樣性很高，賦予這種水鳥獨特的病毒防御機制。他們還分別研究了，感染H5N1高致病菌株和弱毒株的鴨子，并在此基礎上闡明了與病毒免疫有關的基因。(詳見：北京鴨基因組研究或助力抗擊“禽流感”)

　　Y. Huang et al., “The duck genome and transcriptome provide insight into an avian influenza virus reservoir species,” Nature Genetics, doi: 10.1038/ng.2657, 2013.

　　種屬：絲葉貍藻(Utricularia gibba)

　　基因組：約80 million bp

　　絲葉貍藻是一種食肉植物，能夠通過負壓捕食小蟲。最近，科學家們對絲葉貍藻的基因組進行了測序，發現在目前已測序的高等植物中，這種水生植物的基因組最小。舉例來說，葡萄和番茄的基因組分別為490 million bp和780 million bp。不過，絲葉貍藻的基因數卻與葡萄和西紅柿差不多。這是因為絲葉貍藻會系統性的拋棄非編碼DNA。

　　人類基因組中越98%的DNA都是不編碼蛋白的，這些DNA也被成為“垃圾”DNA。事實上，復雜生物往往具有更多的非編碼DNA。然而，絲葉貍藻基因組中只有3%的非編碼DNA，盡管它在進化過程中發生了三次基因組翻倍事件。目前的一些大型項目(如ENCODE)顯示，非編碼DNA對于復雜生命具有關鍵性作用，而這一新發現卻對此提出了異議。(詳見：Nature：被丟失的“垃圾”DNA)

　　E. Ibarra-Laclette et al., “Architecture and evolution of a minute plant genome,” Nature, 498:94-8, 2013.

　　種屬：麻風分枝桿菌(Mycobacterium leprae)

　　基因組：約3.3 million bp

　　直到中世紀，麻風還是歐洲大陸上的一種常見傳染病。目前，世界上每年仍有大約225,000人受到麻風感染。為了理解麻風分枝桿菌的演化史，研究人員通過新DNA捕獲技術和高通量篩選，對這種致病菌的基因組進行了測序。他們從五具古代麻風病人的遺骸中提取了DNA樣本，這些遺骸可追溯到10-14世紀。另外，他們還采用了 11位現代麻風病患者的樣本。

　　研究顯示，在過去幾個世紀以來，麻風分枝桿菌并沒有發生多少演化。在上述16個基因組中，研究人員只找到了約800個突變。文章總結道，16世紀麻風發病率的下降并不是因為麻風分枝桿菌喪失了毒力，而是因為社會環境改善，以及其他傳染病的盛行(例如黑死病和肺結核)。(詳見：Science解開古老的遺傳謎題)

　　V.J. Schuenemann et al., “Genome-wide comparison of medieval and modern Mycobacterium leprae,” Science, doi:10.1126/science.1238286, 2013.

　　種屬：斑馬魚(Danio rerio)

　　基因組：約1.41 billion bp

　　斑馬魚是非常有用的模式生物，人們可以在它的透明胚胎中，直接觀察器官的發育，并對神經活動進行成像。此外，在斑馬魚中下調或過表達基因也很方便。現在斑馬魚已經成為研究人類疾病的重要工具。

　　盡管斑馬魚的基因組草圖，早在十多年前就已完成，其質量無法與人類和小鼠基因組相比。新研究顯示，斑馬魚擁有26,000個蛋白編碼基因，是脊椎動物中最多的。這些基因中的70%與人類基因直系同源，其中包括大量的疾病相關基因。

　　該研究團隊在另一項研究中展示了，對斑馬魚基因功能進行系統性評估的方法。他們通過致突變化合物進行高通量篩選，以此確定與各編碼基因突變相關的表型。研究人員目前已經對斑馬魚38%的基因進行了突變分析，其中包括許多與人類直系同源的基因。(詳見：著名研究所連發兩篇Nature詳解斑馬魚基因組)

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

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

　　種屬：挪威云杉(Picea abies)

　　基因組：約19.6 billion bp

　　科學家們近期發布了挪威云杉的基因組草圖。挪威云杉是一種廣泛種植的植物，可用作圣誕樹。

　　挪威云杉的基因組很龐大，比模式植物擬南芥的基因組大100倍，但云杉的基因數卻與擬南芥差不多。研究人員指出，云杉的大型基因組，主要來自轉座子拷貝的累積，云杉不具備有效清除轉座子的機制。

　　研究人員將云杉的基因組序列，與其他五種裸子植物進行比較，為云杉和其他松柏類植物的育種提供了新的育種工具。(詳見：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.

　　種屬：線蟲(Panagrellus redivivus)

　　基因組：約64.4 million bp

　　Panagrellus redivivus是一種適應多個生態位的線蟲，常被用于土壤毒性研究，也是研究人類細菌感染的模式生物。

　　P. redivius是第二個被測序的非寄生線蟲，第一個是其近親秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditis elegan)。秀麗隱桿線蟲也是第一個被測序的多細胞生物。這兩種線蟲都生活在營養豐富的酸性環境，不過P. redivius演化出了一套獨特的基因，可以幫助線蟲抵御病毒和其他病原體。另外，這兩種線蟲的繁殖方式也不相同，P. redivius是雌雄異體的，需要通過交配進行繁殖，而C. elegan是雌雄同體的。

　　J. Srinivasan et al., “The draft genome and transcriptome of Panagrellus redivivus are shaped by the harsh demands of a free-living lifestyle,” Genetics, 193:1279-95, 2013.