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我国科研人员绘制和破译世界首例双峰驼全基因组序列图谱

来源:新华网
摘要:17日从内蒙古农业大学获悉,我国科研人员近日完成了世界首例双峰驼全基因组序列图谱绘制和破译工作。专家表示,这项成果将对野生骆驼保护和家养骆驼品种改良起到重要指导作用,并将进一步推动骆驼产业的健康发展。据了解,这个研究项目由内蒙古农业大学、上海交通大学、中国科学院上海生命科......

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    17日从内蒙古农业大学获悉,我国科研人员近日完成了世界首例双峰驼全基因组序列图谱绘制和破译工作。专家表示,这项成果将对野生骆驼保护和家养骆驼品种改良起到重要指导作用,并将进一步推动骆驼产业的健康发展。

    据了解,这个研究项目由内蒙古农业大学、上海交通大学、中国科学院上海生命科学研究院、南开大学、上海生物信息技术研究中心等研究机构的科研人员合作完成,其成果在英国《自然》杂志(Nature)的子刊《自然通讯》(Nature Communications)上作为封面文章在线发表。同时,国际知名生物数据库GenBank将骆驼基因组数据向全球首次公开释放。

    据内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室教授张和平介绍,在研究过程中,科研人员同时对一个8岁的野生雌性双峰驼和一个6岁的阿拉善双峰驼进行全基因组序列测定和系统分析。结果显示,双峰驼与牛遗传关系最近,在5500万年到6000万年前有共同祖先。同时,科研人员还解析了双峰驼解毒基因和免疫球蛋白可能的遗传分子特征,以及它们摄盐量虽大却不患高血压的基因密码等。

    张和平说,双峰驼全基因组图谱的成功绘制和破译,为深入了解骆驼特殊的生活习性和生理特征,解释骆驼在极端环境下生存能力的分子机制提供了重要参考。此外,骆驼特殊的代谢特征可能会使其成为一种研究代谢综合特征的新型模式生物。

    《自然》杂志网站在对这个项目的研究成果进行评价时说:“科学家们正解开保证骆驼在严酷环境下生存的基因魔方。”

    据了解,我国和蒙古国是世界上双峰驼的主要栖息地。野生双峰驼是世界上仅存的骆驼属野生种,由于人类活动的干扰和自然环境的恶化,野骆驼数量急剧减少,目前仅存800峰左右。

高血糖水平、高盐饮食以及高脂倾向听起来足以导致人类健康灾难。然而对于双峰骆驼,这些适应或许帮助了它在世界上最干旱、最寒冷和最高的地区生存。

 

来自中国和蒙古的研究人员开始解开了骆驼在恶劣的环境中生存所利用的生理技能背后的基因组特征。在发布于11月13日的《自然—通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇论文中,科学家们描述了野生和驯化双峰骆驼的基因组草图。Nature杂志官网同日将其作为头条新闻进行了报道。

 

来自上海生物信息技术研究中心的李亦学(Yixue Li)教授、上海交通大学农业与生物学院的孟和(He Meng)副教授和内蒙古大学的Jirimutu为这篇论文的共同通讯作者。

  

当他们首次探索新基因组之时,遗传学家们最感兴趣的是“快速进化”的部分。这些活动热区通常包含着定义物种的基因,编码的特征将其与近亲区分开来。

 

上海生物信息技术研究中心主任李亦学说:“我们发现骆驼中许多与代谢相关的基因发生了快速进化。”

 

骆驼和牛、羊一样是反刍动物,通过咀嚼反刍的食物进行消化。然而许多双峰骆驼基因组快速进化的基因调控了代谢信号,表明在消化后骆驼对于营养成分的处理是一种完全不同的情况。“它们在新陈代谢上有着如此显著的差异,这令我感到非常惊讶,”贝勒医学院分子遗传学家Kim Worley说。这些差异可能指明了双峰骆驼在沙漠中生成和储存能量的机制。

 

这项工作表明骆驼能够耐受极高的血糖水平,部分原因是由于与人类II型糖尿病相关的基因发生了改变。双峰骆驼快速进化的基因中包括了一些调控胰岛素信号通路的基因。更密切地研究骆驼对于胰岛素的反应机制或许可帮助揭示人类胰岛素的调控和糖尿病作用机制。“我对于这一关于葡萄糖的故事非常感兴趣,”澳大利亚昆士兰生物科学园 (Queensland Bioscience Precinct)计算机生物学家Brian Dalrymple说。

 

研究人员还发现基因组中的一些区域可以解释相比人类,双峰骆驼能够耐受血液中高盐水平的原因。在人类,CYP2J基因控制高压升高:抑制它会导致高血压。然而,骆驼具有这一基因的多个拷贝,帮助将它们的血压维持在低水平,即便是当它们摄入大量盐之时。

 

新研究标志着对骆驼基因组研究的起点。“未来的工作中将还会有许多有趣的报道,”爱荷华州立大学动物基因组学家Max Rothschild说。(来源:生物通   何嫱)

  人民网呼和浩特11月16日电 (记者 富丽娟)记者从今日下午的新闻发布会上获悉,2012年11月13日,内蒙古农业大学与上海交通大学、中国科学院上海生命科学研究院、南开大学、上海生物技术研究中心等研究机构的科研人员合作,完成了世界首例双峰驼全基因组序列图谱绘制和破译工作。

  据悉,该项研究成果在Nature子刊Nature Communications(DOI:10.1038/ncomms2192)上作为封面文章在线发表,同事国际知名生物数据库GenBank将骆驼基因组数据向全球首次公开释放。

  在该项目的研究中,科研人员同时对一个八岁的野生雌性双峰驼和一个六岁的阿拉善双峰驼进行全基因组序列测定和系统分析。基因图谱分析显示,双峰驼全基因组大小为2.38Gb,共编码20,821基因;系统发育分析显示在已完成基因组测序的物种中,双峰驼与牛遗传关系最近,并在5500――6000万年前有最近的共同祖先;同时能量存储和自我保护相关代谢通路中的基因处于加速进化状态,特别胰岛素通路相关基因的适应性进化可以解释骆驼高胰岛素抗性;野骆驼和家骆驼的比较显示,许多嗅觉受体在家骆驼中的杂合率显著较低,表明驯养与嗅觉有很大关系;课题组同时解析了双峰驼解毒基因和免疫球蛋白可能的遗传分子特征。

  双峰驼全基因组图谱的成功绘制和破译,为了解骆驼特殊生活习性和生理特征,解释骆驼在极端环境下生存能力的分子机构提供了重要参考,骆驼特殊的代谢特征可能会使其成为一种研究代谢综合征的新型模式生物。项目所取得的成果将会对野生骆驼保护和家养骆驼品种改良起到重要指导,对骆驼产业的健康发展起到积极作用。

  双峰驼属于哺乳动物偶蹄目、膑足亚目、骆驼科、骆驼属。中国和蒙古国是世界上双峰驼的主要栖息地。野生双峰驼是世界上仅存的骆驼属野生种,由于人类活动干扰和自然环境的不断恶化,野骆驼数量急剧减少,目前仅存880峰左右,比大熊猫要少得多。

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