盘点 | 看完12篇基因组文章，趁早规划您的2017（下）
基因组盘点文章看得还过瘾不？继上篇和中篇的发育机制研究、物种起源与进化研究之后，今天科技君要和大家分享的是完结篇——适应性机制研究和DATA NOTE方面的4篇文章，收藏好了随时看！
三、适应性机制研究
9.活化石银杏基因组
物种名称：银杏
拉丁名：Ginkgo biloba L.
发表时间：2016年11月
发表期刊：GigaScience
影响因子：7.463
发表单位：华大基因、浙江大学、中国科学院系统与进化植物学国家重点实验室
参考文献：Guan R, Zhao Y, Zhang H, et al. Draft genome of the living fossil Ginkgo biloba[J]. GigaScience, 2016, 5(1): 49.
银杏被认为是“活化石”，从出现到现在的2.7亿年生存史中，形式和结构的变化都非常小。银杏的存在时间和其在生命进化中的独特地位，使它的基因组信息可以在植物防御昆虫、病原体的研究、树木进化和生命进化的早期事件研究等方面提供广泛的研究资源。为了能够在遗传学和分子层面上来研究银杏独特的生物学特征，植物生物学家一直希望能够对其基因组进行测序。然而，银杏基因组太大并存在大量的重复序列，组装全基因组序列非常困难。同时其基因组大小是“模型植物”拟南芥基因组的80多倍，也远远大于大多数其他已测序的植物物种，如玉米，兰花等。无论从历史学意义还是在生物学意义来看，银杏都有巨大的研究价值。
De novo测序：二代测序196X
基因组大小10.6Gb，组装指标：Contig N50=48Kb，Scaffold N50=1.36Mb。
1.基因组巨大
银杏经历了全基因组复制和大量LTR插入事件，这些事件使得重复序列占到整个基因组的3/4以上，由于转座元件的活跃造成了银杏的平均内含子长度长于其他已测序物种。
2.进化分析
作为出现在至少2.7亿年前非常不寻常的一组非开花植物中唯一存活的代表，银杏的性状已保留了数百万年，如其典型的扇形叶，这在其他幸存下来的植物物种中都很少见，因而在植物进化史中拥有非常独特的地位。
3.银杏的防御机制研究
研究者们从注释的约四万个基因中分析了在植物中已知的与防御机制相关的基因家族。分析显示银杏树中提供各种防御机制基因家族有广泛扩增现象，能够抵抗病原体的基因有大量复制。此外，银杏对于昆虫的攻击有双重防御，一是合成直接对抗昆虫的化学物质，二是和通过释放特别吸引植物食用昆虫的敌人的挥发性有机化合物。这些研究发现表明，银杏具有多重防御机制：基因家族的扩增，高剂量的特定基因，以及其防御基因的多样性。这些特点都可能与银杏非凡的恢复能力相关。这些信息也有助于研究者更好地理解植物防御机制用于改善粮食安全。
10.金线鲃基因组
物种名称：滇池金线鲃、犀角金线鲃、安水金线鲃
拉丁名：Sinocyclocheilus grahami、
Sinocyclocheilus rhinocerous、
Sinocyclocheilus anshuiensis
发表时间：2016年1月
发表期刊：BMC Biology
影响因子：6.967
发表单位：中国科学院昆明动物研究所、华大基因、野生动植物保护国际（FFI）
参考文献：Yang J, Chen X, Bai J, et al. The Sinocyclocheilus cavefish genome provides insights into cave adaptation[J]. BMC Biology, 2016, 14(1): 1.
洞穴生物是地球上最为神秘的生物类群之一，它们长期生活于黑暗无光的洞穴深处，由于难于接近而不被人类熟知，但洞穴生物却是研究生物在极端环境下生存适应的绝佳素材。金线鲃属是中国特有鱼类，同时也是中国洞穴鱼类的代表类群，主要分布在我国西南的喀斯特地区。该属鱼类都具有一定的洞穴习性，但表型多样性极高，有些全洞穴型种类具有鲜明的洞穴特征（透明，眼盲等），有些地表种类却跟普通鱼类相似。这种多样性为研究洞穴鱼类的洞穴适应提供了另外一种素材。本次测序选择了三种类型：地表种类——滇池金线鲃（Sinocyclocheilus grahami），半洞穴种类——犀角金线鲃（Sinocyclocheilus rhinocerous），和洞穴种类——安水金线鲃（Sinocyclocheilus anshuiensis）。
De novo测序： S. graham 二代测序157X （250bp-20Kb不同插入片段文库）
S. rhinocerous二代测序87X（250bp-20Kb不同插入片段文库）
S. anshuiensis二代测序110X（250bp-20Kb不同插入片段文库）
1.三种金线鲃特征分析
2.金线鲃种群历史重建
文章通过对基因组杂合度的计算对三种金线鲃的种群历史进行了重建，发现三种鱼类的种群动态与上新世以来青藏高原隆起的几次大的地质运动均具有密切的相关性，青藏高原的隆升在很大范围内影响了高原面和周边的物种形成。
图1 金线鲃种群历史分析
3.金线鲃洞穴适应性探讨
文章通过对三种鱼类全基因组的对比，发现了洞穴种类许多重要的遗传变化，例如：基因丢失（如视蛋白基因）、假基因化（如晶状体蛋白基因）、突变（如色素相关基因）、片段缺失（如鳞片相关的基因）以及基因表达量下调（如节律通路基因等）等。这些改变可能是其典型退化性性状（如眼睛退化、皮肤白化、鳞片退化、节律丢失等）的重要遗传机制。与之相对的是，有一些味觉相关的转录因子拷贝数发生了增加，这可能是其补偿性进化性状的一种反应，因为洞穴种类味蕾数目比地表或半洞穴种类均要多。文章还对洞穴鱼类眼睛结构、头部神经丘、耳石三维结构、味蕾数目等形态特征进行了研究和展示。洞穴适应是一个长期的过程，一些性状的退化通常会伴随着一些性状的增强。在终年黑暗的洞穴环境中，洞穴鱼类展现出了与地表种类在极端环境适应中不一样的智慧。
图2 金线鲃洞穴适应性相关性状变化
11.窄叶羽扇豆基因组
物种名称：窄叶羽扇豆
拉丁名：Lupinus angustifolius
发表时间：2016年8月
发表期刊：Plant Biotechnol J.
影响因子：6.09
发表单位：澳大利亚威克赫斯特庄园、华大基因
参考文献：Hane J K, Ming Y, Kamphuis L G, et al. A comprehensive draft genome sequence for lupin (Lupinus angustifolius), an emerging health food: insights into plant–microbe interactions and legume evolution[J]. Plant Biotechnology Journal, 2016.
羽扇豆（Lupinus angustifolius）又名鲁冰花，是豆科、羽扇豆属植物，与其它豆类农作物相比位于系统发育树的基部，是研究豆类植物进化的良好模型。而且，羽扇豆与大多数豆类不同，它不存在菌根（真菌与植物根的共生体），这对探究植物-微生物互作有极大的帮助，可能是一个突破口。
De novo测序：二代测序163X
重测序：两个羽扇豆品种83A:476 和 P27255进行 51.5-59.2×重测序
转录组：选取五个不同组织进行转录组测序
基因组大小609Mb，组装指标：Contig N50=46Kb，Scaffold N50=703Kb。其中57%为重复序列，并有超过一半的重复序列与已知的转座因子匹配，还在基因组中注释了33076个蛋白质编码基因和占基因组0.1%的非编码RNA。分析来自五个不同组织的转录组序列，有四个组织的转录组序列的绝大部分（98.5-99.0%）都能够比对到组装的基因组中，说明组装出的窄叶羽扇豆基因组涵盖了基本完整的gene-rich区域。
1.系统进化分析
研究人员发现羽扇豆和其它蝶形花亚科豆类植物的分离时间为5460万年前，在2460万前还发生了全基因组三倍化事件。
2.无菌根分析
大多数豆类植物都有菌根和根瘤，这种共生系统能够参与植物固氮，但是羽扇豆却不存在菌根。研究人员在窄叶羽扇豆基因组中发现，它丢失了所有菌根特异性基因，但是保留了与菌根和根瘤形成相关的一些基因。
3.抗性分析
羽扇豆受到的疾病威胁主要来自于炭疽杆菌（Colletotrichum lupini），而栽培品系Tanjil在11号连锁群上带有一个单显性抗性基因（Lanr1），因而获得了对炭疽病的抗性，在本研究中，Lanr1被精确地定位到Scaffold_133。
4.花期
研究人员还分析了大部分存在于双子叶植物中与花期控制和光信号响应相关的基因和基因家族，某些基因在羽扇豆包括窄叶羽扇豆的基因组发生了缺失，还有些基因只在窄叶羽扇豆基因组中发生了缺失。
四、DATA NOTE
12.中华绒螯蟹基因组
物种名称：中华绒螯蟹
拉丁名：Eriocheir sinensis
发表时间：2016年1月
发表期刊：GigaScience
影响因子：7.463
发表单位：中国水产科学研究院、大连海洋大学、华大基因
参考文献：Song L, Bian C, Luo Y, et al. Draft genome of the Chinese mitten crab, Eriocheir sinensis[J]. GigaScience, 2016, 5(1): 1.
De novo测序：二代测序156X（170bp-40Kb不同插入片段文库）.
基因组大小1.66Gb，组装指标：Contig N50=6Kb，Scaffold N50=224Kb。
中华绒螯蟹基因注释
中华绒螯蟹共预测出14436个基因，采用CEGMA检测基因的完整性，比例达到66.9%。
至此，华大过去一年发表的12篇基因组文章都已经分享完毕啦，不知道对您是否有参考价值？想必很多小伙伴都已经在回家的路上了，科技君在这里也祝大家一路顺利，新年快乐！
撰稿：程红英
编辑：市场部
猜你喜欢
请继续关注“华大科技BGITech”公众号，
科技君将一如既往地为您提供精彩内容！
如有相关问题，欢迎后台留言~~
▼
关注华大科技，尽享精彩科研！