The Scientist：近期最热门基因组测序成果 Top5

　　The Scientist杂志是由科学信息研究所（ISI，现为汤姆森路透科技集团）的创始人Eugene Garfield于1986年创办的一份双周刊报纸，后又转变为一本每月出版的杂志，同时伴有每日更新的在线新闻。主要刊登生命科学相关信息，并帮助科学家分析研究的，以协助决策影响他们的工作生活。鉴于近年来基因组研究越来越受到关注，因此The Scientist杂志推出了“Genome Digest”，与大家分享近期热门的基因组研究成果。

独一无二的水果
物种：栽培的菠萝（Ananas comosus）与野生的菠萝（A. bracteatus）

基因组：5.26亿个碱基对

原文标题：The pineapple genome and the evolution of CAM photosynthesis

　　这项成果由福建农林大学、中国科学院、美国伊利诺斯大学大学香槟校区等17个研究机构共同完成。研究首次阐明了景天酸光合作用基因是通过改变调控序列演化而来，证明了转座子是造成菠萝基因组不稳定的主要因素，并且菠萝基因组可作为所有单子叶植物的参考基因组。该研究成果对全球菠萝的遗传改良具有 里程碑贡献，对包括禾本科粮食作物在内的大量单子叶植物的功能研究和产业发展具有重要的参考意义。

　　菠萝是具有景天酸代谢（CAM）光合作用的最重要的经济作物。景天酸代谢途径是一种区别于C3植物的碳固 定通路，起源于干旱地区，有很高的水分利用效率。相比于典型的C3植物，景天酸代谢植物最高可节水 80%，从而可以生长在干旱贫瘠等劣质土地。其他的1万多个种CAM植物分布在35个科，其中包括龙舌兰、仙 人掌、火龙果和大多数兰花。对菠萝基因组控制景天酸代谢光合作用通路进行详细分析，鉴定了所有参与景天酸代谢途径的基因。这为后续在作物中通过基因改造景天酸代谢光合作用奠定了基础。
“豆腥味”少的豆类

物种：小豆（Vigna angularis）

基因组：5420亿个碱基对

原文标题：Genome sequencing of adzuki bean (Vigna angularis) provides insight into high starch and low fat accumulation and domestication

　　这项成果同样是由中国学者完成：北京农学院和国际半干旱热带作物研究所等机构的研究人员利用第二代测序技术完成了小豆全基因组的测序，组装出了高质量的小豆基因组框架图，结果显示小豆有3.4万多个基 因。研究人员还分析了小豆与其他已知豆类基因组的进化关系，结果显示小豆与菜豆亲缘关系最近。

　　研究人员测序分析了49份野生小豆、半野生小豆、栽培小豆的基因，证实半野生小豆与栽培小豆的关系近 于野生小豆，说明半野生小豆是小豆驯化过程中的初始农家品种。

　　小豆不同于大豆等其他豆科作物，脂肪含量非常低，平均仅为0.59％，而总淀粉含量较高，平均为 57.06％。与此相比，大豆淀粉含量为25.3％，而脂肪含量多达22.5％。新研究表明，相关基因的转录水平差异导致了上述差异。同时也由于小豆脂肪氧合酶表达量较少，因此豆腥味相比于其它豆科植物，比如大豆等都要少。

有毒害虫


物种：亚洲虎蚊（Aedes albopictus）

基因组：197万个碱基对

原文标题：Genome sequence of the Asian Tiger mosquito, Aedes albopictus, reveals insights into its biology, genetics, and evolution

　　南方医科大、华大基因等处的研究人员经过3年多的不懈努力，终于测序、组装、注释了白纹伊蚊基因组，并结合其转录组对重要基因家族进行了分析，主要的发现有：

（1）白纹伊蚊拥有巨大的基因组，将近2Gb，是迄今报道的最大的蚊虫基因组;巨大基因组中丰富的基因储备，可能为白纹伊蚊适应环境和气候的变化，扩散到世界不同地区和传播多种病原体提供了遗传学基础。

（2）通过比较不同蚊虫的基因组，发现影响蚊虫基因组大小的最主要因素是其中重复序列的构成比例，比例越高，基因组越大。

（3）通过比较白纹伊蚊和埃及伊蚊基因组中重复序列（TE）的构成，发现二者基因 组大小分化的一个重要原因是：始于71百万年，白纹伊蚊TE的插入率较埃及伊蚊显著增加而消除率却基本相同。

（4）首次在白纹伊蚊的基因组中发现了许多虫媒病毒包括登革病毒的插入序列，这些可能是白纹伊蚊作为许多病毒媒介的遗传基础，为进一步研究蚊媒与病原相互作用的机制提供了线索。

（5）通过对白纹伊蚊雌雄蚊的重测序和对其不同发育阶段转录组的比较分析，研究人员对白纹伊蚊的雄性决定基因有了突破性发现，相关结果已经发表在Science，2015；348:1268（该项研究由美国弗吉尼亚理工大学Zhijian Jake Tu领导，他也是本PNAS文章的co-author）。

（6）通过对白纹伊蚊基因组和转录组中免疫相关基因、杀虫剂相关基因、滞育相关基因的分析，研究人员发现这些重要功能基因家族在白纹伊蚊中都有不同程度的扩增，这可能与白纹伊蚊快速扩散和作为多种传染病媒介有关，为进一步的分析提供了线索。这一研究结果为白纹伊蚊的媒介生物学、遗传进化和传播疾病的防治提供了一个非常有用的大数据分析平台。

牛的野生祖先
物种：欧洲野牛（Bos primigenius）

原文标题：Genome sequencing of the extinct Eurasian wild aurochs, Bos primigenius, illuminates the phylogeography and evolution of cattle

　　在漫长的进化过程中，牛进化为大约260个不同的族类、类型和品种，遍布于世界各地。例如，北美洲的野 牛和中国的牦牛。现今牛的野生祖先是一种叫Auroch的肉食动物。早期的人类害怕并且崇拜当时的牛，因为早期的牛有新月状的角，这种新月形的角是有宗教意义的。后来牛被驯化来产奶，产肉以满足人类需 求，而去势和去角术的应用大大方便了这种驯化。

　　最后一只已知的Auroch死于1627年的波兰，但现在，研究人员用从6750岁的古老骨骼中抽提了DNA，并重构 了一个aurochs的基因组，用于分析欧洲牛的进化历史。

　　研究人员比较了aurochs的基因组与现代牛的基因组，结果发现了一些与神经生物学和肌肉发育有关的基因 的进化选择压力，这表明早期农民驯化这种动物造成了牛的变化，而且研究人员也发现aurochs和家用牛在英国和爱尔兰地区出现了杂交。

枣椰树
物种：枣椰树（Phoenix dactylifera）

基因组：6.9亿个碱基对

原文标题：Whole genome re-sequencing of date palms yields insights into diversification of a fruit tree crop

　　枣椰树是中东和北非地区一种重要的作物，来自纽约大学阿布扎比分校的研究人员测序分析了62种不同的枣椰树。结果发现这种植物是在中东地区及其以西地区被驯化的，然后传播到北非，或者有人带到北非的。

　　研究人员发现枣椰树中56个基因组区域与选择性压力有关，其中一个遗传突变导致了水果颜色变化（枣椰 树能生成红色或者黄色的果实），而这种突变与油棕（Elaeis guineensis）一致，这两者大约在6000万年前分化开来。

（责任编辑：sgx）