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中國科學(xué)院水生生物研究所、中國科學(xué)院國家基因研究中心、中山大學(xué)等機構(gòu)的科學(xué)家歷時3年,合作完成了世界上第一個草魚全基因組序列圖譜繪制。
草魚是世界上水產(chǎn)養(yǎng)殖最多的魚類之一,占到全世界水產(chǎn)養(yǎng)殖的16%,中國是世界上最大的草魚養(yǎng)殖國家。
這項研究的牽頭人、中國科學(xué)院水生生物研究所研究員汪亞平說,關(guān)于草魚吃草就快速生長的原因,原先科學(xué)界推測草魚能夠吸收纖維素,但是通過基因組測序發(fā)現(xiàn),事實并非如此?!安蒴~攝食基因發(fā)生了適應(yīng)性改變,控制吃食的節(jié)律,讓草魚可以不停地吃,營養(yǎng)積少成多,實現(xiàn)快速生長。”
汪亞平介紹,這項研究采用鳥槍法測序策略,分別對一尾雌性和一尾雄性草魚進行了全基因組測序。研究人員先將基因組隨機打碎,再來測序,測序完成后再拼接,獲得了雌性和雄性草魚基因組組裝序列。
汪亞平說,雌性草魚為人工減數(shù)分裂雌核發(fā)育個體,因其基因組雜合度顯著降低,獲得了高質(zhì)量的組裝序列;雄性草魚為野生個體,基因組組裝質(zhì)量明顯下降,但為雄性基因組特異片段的挖掘提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。最后,基于草魚多個組織的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和斑馬魚同源基因信息,在雌性基因組中注釋了27263個蛋白編碼基因,找出了其中17456個基因在草魚染色體上的定位。
通過與現(xiàn)有12種脊椎動物基因組的比較研究發(fā)現(xiàn),草魚與斑馬魚經(jīng)歷了相似的基因組演化歷程,它們共享7227個基因家族,但是草魚的基因發(fā)生了融合。
汪亞平說,通過分析和檢測發(fā)現(xiàn),草魚的第24號染色體對應(yīng)于斑馬魚的第10號和第22號染色體,提示草魚基因組在演化過程中發(fā)生了一次染色體融合??茖W(xué)家們據(jù)此推算,這兩種魚類的分道揚鑣大約發(fā)生在4900萬年至5400萬年前。
“國外科學(xué)屆最關(guān)心從全基因組序列圖譜中得到相關(guān)進化科研結(jié)果,全基因序列圖譜提供了最重要最基礎(chǔ)的平臺。與此同時,草魚全基因序列圖譜繪制的完成,還具有非常重大的應(yīng)用價值?!蓖魜喥秸f。
草魚作為世界上常規(guī)養(yǎng)殖水產(chǎn),具有成本低、生產(chǎn)快,經(jīng)濟價值高的優(yōu)點。但是草魚具有一個致命的缺點是病害多,造成養(yǎng)殖風(fēng)險大。
“繪制出全基因序列圖譜,有助于從根本上找出抗病性優(yōu)良品種?!蓖魜喥秸f,可以利用基因編輯或者分子選育技術(shù),大大縮短優(yōu)良品種選育的時間。
此外,對人類疾病研究還有重要的科學(xué)價值。草魚不僅有細菌性疾病,還有病毒性疾病,這也是人類很重要的疾病類型。
汪亞平說:“有了全部的遺傳學(xué)背景,草魚可以作為人類的替代品來做科學(xué)研究,成為研究病毒性疾病的模型。”
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