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首頁 華大概況 新聞中心 集團動態 連發3篇Science,並登上封面!華大集團聯合西工大等機構發表反刍動物基因組論文

連發3篇Science,並登上封面!華大集團聯合西工大等機構發表反刍動物基因組論文

發布日期:2019/06/21 浏覽次數:

北京時間2019年6月21日,Science雜志以封面文章形式報道了3篇系列研究論文,系統報道了由華大生物多樣性基因組學研究團隊與西北工業大學生態與環境保護研究中心、昆明動物研究所及哥本哈根大學領銜主導的反刍動物基因組計劃的最新研究成果。

        反刍動物是衆多哺乳動物中最具多樣性的類群,物種間體型差異極大,從最小的2kg到1.5噸之巨。其獨有的瘤胃和骨質角是動物進化史上器官性狀創新的一個奇迹,自亞裏斯多德的《動物志》,到拉馬克的用進廢退進化學說到達爾文的自然選擇理論,反刍動物都被高度關注。同時還有多種反刍動物是重要的家養物種,具有重要經濟價值。


本期封面圖(圖片來自Science雜志封面)

        該項目挑選了44個反刍動物代表物種開展了基因組比較分析,這些物種覆蓋了反刍亞目的全部6個科和一半以上屬。在該項目旗艦文章中,研究人員通過全基因組數據構建的全新反刍動物系統發育樹,解決了關于該類群生命之樹的長久爭議。

        盡管反刍動物在演化過程中是非常成功的物種類群,然而研究發現在最近10萬年內反刍動物種群數量急劇下降。通過比較基因組學分析揭示了反刍動物特異的多胃室、體型大小、奔跑能力、獨特牙齒形態、免疫和代謝等性狀相關的基因演化過程。


反刍動物系統發生樹及關鍵性狀演化曆程圖

        在第二篇由西北農林科技大學和西北工業大學主導的關于角的論文研究發現,反刍動物多種多樣的角具有共同的基因、細胞和組織起源,其中一個控制角發育的關鍵基因在麝科和獐亞科趨同丟失功能。

        研究還發現鹿角的快速再生生長過程中招募了大量癌基因參與,其中多個抑癌基因特別是p53途徑基因受到了強烈正選擇,可能與鹿科動物癌症發生率很低有關。

        第三篇由中國農科院特産研究所和西北工業大學主導的文章針對馴鹿開展了功能基因組學研究發現,馴鹿關鍵晝夜節律基因發生了重要突變,已經不能觸發晝夜節律,這也許爲其適應北極地區的極晝和極夜環境提供了可能。

        此外維生素D代謝基因在馴鹿演化過程中受到強烈正選擇,其兩個關鍵代謝酶活性遠高于其他動物,可能因此保障了其高效率的鈣代謝包括鹿角的生長。此外馴鹿的一個鹿角生長基因上遊增加了更多一個雄激素受體結合位點,可能是馴鹿作爲唯一雌性能長角的物種的原因。最後馴鹿的脂肪代謝基因經曆了與北極熊和企鵝類似的進化,可能與對抗寒冷天氣有關。

        反刍動物基因組聯盟包含了國際上20多個單位,這一項目的系列研究成果是近幾年我國研究人員在生物多樣性基因組學研究領域做出的又一突出貢獻。這些成果對于我們理解反刍動物的演化曆史,再生醫學、腫瘤生物學、睡眠紊亂和骨質疏松症等醫學研究,以及培育新品種家畜都有重要意義。

        目前國際上已有多個大規模譜系組學項目正在組織,針對不同物種類群開展其生物多樣性基因組學研究。其中影響比較大的有萬種鳥類基因組計劃(B10K)、 地球生物基因組計劃(EBP)、脊椎動物基因組計劃(VGP)等。

        這些計劃依托于各國自然曆史博物館上百年豐富的物種標本館藏,極大的縮短了樣品收集時間,並確保比較完整的物種類群覆蓋。例如哥本哈根大學自然曆史博物館擁有全球半數以上的鳥類物種和最全的反刍類哺乳動物標本。