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专业背景:计算机科学 研究方向与兴趣: JavaEE-Web软件开发, 生物信息学, 数据挖掘与机器学习, 智能信息系统 目前工作: 基因组, 转录组, NGS高通量数据分析, 生物数据挖掘, 植物系统发育和比较进化基因组学

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《The Scientist》:2013年度热门基因组研究  

2013-12-30 11:44:29|  分类: 研究方法与进展 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《The Scientist》:2013年度热门基因组研究 - 云之南 - 云之南

2013年末,《科学家》(The Scientist)杂志盘点了 2013 年度的高引基因组研究论文,一起来了解下有哪些基因组论文受到了研究人员的热捧。

斑马鱼基因组

种属:Zebrafish, Danio rerio

基因组大小:~1.41 billion base pairs

斑马鱼(Danio rerio)是广泛用于遗传学、发育和疾病研究的重要模式生物,其透明胚胎特别容易观察。此外,这种小鱼既容易培养成本又低。近十年来,人们在不断完善斑马鱼的基因组草图。不过直到今年四月,人们才最终获得了高质量的斑马鱼参考基因组。

来自英国桑格研究所的科学家们,在斑马鱼的基因组中发现了26,000个蛋白编码基因,这是已测序脊椎动物中最多的。研究显示,斑马鱼 70%的基因与人类基因直系同源。他们在同期Nature上还发表了另一篇文章,通过诱变和测序,在斑马鱼基因组中鉴定了10,000多个蛋白编码基因的 功能。研究人员希望,高质量的斑马鱼基因组,能够帮助人们增进对人类疾病的认识。(详细报道 Nature:系统解析斑马鱼参考基因组)

Kerstin Howe, Matthew D. Clark, Carlos F. Torroja, James Torrance, Camille Berthelot, Matthieu Muffato, John E. Collins, Sean Humphray, Karen McLaren, Lucy Matthews, Stuart McLaren, Ian Sealy, Mario Caccamo, Carol Churcher, Carol Scott, Jeffrey C. Barrett, Romke Koch, Gerd- J?rg Rauch, Simon White, William Chow, Britt Kilian, Leonor T. Quintais, José A. Guerra- Assun??o, Yi Zhou, Yong Gu, Jennifer Yen, Jan- Hinnerk Vogel, Tina Eyre, Seth Redmond, Ruby Banerjee, Jianxiang Chi, Beiyuan Fu, Elizabeth Langley, Sean F. Maguire, Gavin K. Laird, David Lloyd, Emma Kenyon, Sarah Donaldson, Harminder Sehra, Jeff Almeida- King, Jane Loveland, Stephen Trevanion, Matt Jones, Mike Quail, Dave Willey, Adrienne Hunt, John Burton, Sarah Sims, Kirsten McLay, Bob Plumb, Joy Davis, Chris Clee, Karen Oliver, Richard Clark, Clare Riddle, David Eliott, Glen Threadgold, Glenn Harden, Darren Ware, Beverly Mortimer, Giselle Kerry, Paul Heath, Benjamin Phillimore, Alan Tracey, Nicole Corby, Matthew Dunn, Christopher Johnson, Jonathan Wood, Susan Clark, Sarah Pelan, Guy Griffiths, Michelle Smith, Rebecca Glithero, Philip Howden, Nicholas Barker, Christopher Stevens, Joanna Harley, Karen Holt, Georgios Panagiotidis, Jamieson Lovell, Helen Beasley, Carl Henderson, Daria Gordon, Katherine Auger, Deborah Wright, Joanna Collins, Claire Raisen, Lauren Dyer, Kenric Leung, Lauren Robertson, Kirsty Ambridge, Daniel Leongamornlert, Sarah McGuire, Ruth Gilderthorp, Coline Griffiths, Deepa Manthravadi, Sarah Nichol, Gary Barker, Siobhan Whitehead, Michael Kay, Jacqueline Brown, Clare Murnane, Emma Gray, Matthew Humphries, Neil Sycamore, Darren Barker, David Saunders, Justene Wallis, Anne Babbage, Sian Hammond, Maryam Mashreghi- Mohammadi, Lucy Barr, Sancha Martin, Paul Wray, Andrew Ellington, Nicholas Matthews, Matthew Ellwood, Rebecca Woodmansey, Graham Clark, James Cooper, Anthony Tromans, Darren Grafham, Carl Skuce, Richard Pandian, Robert Andrews, Elliot Harrison, Andrew Kimberley, Jane Garnett, Nigel Fosker, Rebekah Hall, Patrick Garner, Daniel Kelly, Christine Bird, Sophie Palmer, Ines Gehring, Andrea Berger, Christopher M. Dooley, Zübeyde Ersan- ürün, Cigdem Eser, Horst Geiger, Maria Geisler, Lena Karotki, Anette Kirn, Judith Konantz, Martina Konantz, Martina Oberl?nder, Silke Rudolph- Geiger, Mathias Teucke, Kazutoyo Osoegawa, Baoli Zhu, Amanda Rapp, Sara Widaa, Cordelia Langford, Fengtang Yang, Nigel P. Carter, Jennifer Harrow, Zemin Ning, Javier Herrero, Steve M. J. Searle, Anton Enright, Robert Geisler, Ronald H. A. Plasterk, Charles Lee, Monte Westerfield, Pieter J. de Jong, Leonard I. Zon, John H. Postlethwait, Christiane Nüsslein- Volhard, Tim J. P. Hubbard, Hugues Roest Crollius, Jane Rogers& Derek L. Stemple. The Zebrafish Reference Genome Sequence and its Relationship to the Human Genome. Nature, 17 April 2013; doi:10.1038/nature12111(60 次 引用)

Ross N. W. Kettleborough, Elisabeth M. Busch- Nentwich, Steven A. Harvey, Christopher M. Dooley, Ewart de Bruijn, Freek van Eeden, Ian Sealy, Richard J. White, Colin Herd, Isaac J. Nijman, Fruzsina Fényes, Selina Mehroke, Catherine Scahill, Richard Gibbons, Neha Wali, Samantha Carruthers, Amanda Hall, Jennifer Yen, Edwin Cuppen & Derek L. Stemple. A systematic genome- wide analysis of zebrafish protein- coding gene function. Nature, 17 April 2013; doi:10.1038/nature11992(22次 引用)

挪威云杉

种属:Norway spruce, Picea abies

基因组大小:19.6 billion base pairs

挪威云杉(Picea abies)广泛分布于北半球,是第一个被测序的裸子植物,其基因组发表在五月份的Nature杂志上。研究显示, 挪威云杉拥有巨大的基因组,但其中只有28,000个基因,数量与拟南芥差不多(拟南芥的基因组只有135 million bp)。研究人员发现,形成 这种超大基因组是因为,挪威云杉无法有效清除转座子元件。随后,他们对另外五种针叶树进行测序,并将这些低覆盖度的基因组草图与云杉基因组进行比较。研究 显示,转座子元件在这类植物中非常普遍。“这些树的基因组序列,不仅能帮助我们理解过去,还可以增进我们对目前北半球森林的理解,”北卡罗来纳州立大学的 Ronald Sederoff说。(详细报道 Nature:科学家完成云杉超大基因组草图)

Bj?rn Nystedt, Nathaniel R. Street, Anna Wetterbom, Andrea Zuccolo, Yao- Cheng Lin, Douglas G. Scofield, Francesco Vezzi, Nicolas Delhomme, Stefania Giacomello, Andrey Alexeyenko, Riccardo Vicedomini, Kristoffer Sahlin, Ellen Sherwood, Malin Elfstrand, Lydia Gramzow, Kristina Holmberg, Jimmie H?llman, Olivier Keech, Lisa Klasson, Maxim Koriabine, Melis Kucukoglu, Max K?ller, Johannes Luthman, Fredrik Lysholm, Totte Niittyl?, ?ke Olson, Nemanja Rilakovic, Carol Ritland, Josep A. Rosselló, Juliana Sena, Thomas Svensson, Carlos Talavera- López, Günter Thei?en, Hannele Tuominen, Kevin Vanneste, Zhi- Qiang Wu, Bo Zhang, Philipp Zerbe, Lars Arvestad, Rishikesh Bhalerao, Joerg Bohlmann, Jean Bousquet, Rosario Garcia Gil, Torgeir R. Hvidsten, Pieter de Jong, John MacKay, Michele Morgante, Kermit Ritland, Bj?rn Sundberg, Stacey Lee Thompson, Yves Van de Peer, Bj?rn Andersson, Ove Nilsson, P?r K. Ingvarsson, Joakim Lundeberg &Stefan Jansson. The Norway spruce genome sequence and conifer genome evolution. Nature, 22 May 2013; doi:10.1038/nature12211(44 次引用)

古老的腔棘鱼

种属:African coelacanth, Latimeria chalumnae

基因组大小:~2.86 billion base pairs

四月份Nature发布了非洲腔棘鱼(Latimeria chalumnae)的基因组,引起了进化生物学家的强烈兴趣,这种动物的形态 与陆生脊椎动物的鱼类祖先非常相似。腔棘鱼曾被认为已在七千万年前灭绝,直到上世纪三十年代,人们才在南非发现了一只。自此以后,人们总共只找到过309 条腔棘鱼。研究人员测序了腔棘鱼的基因组,发现与肺鱼、鸡和哺乳动物相比,其蛋白编码基因演化得非常慢。此外,与腔棘鱼相比,肺鱼与四足动物的亲缘更近。

研究显示,腔棘鱼与四足脊椎动物共享的一个DNA片段,可能启动了四肢的进化。该DNA片段能促进一个基因簇的表达,而该基因簇涉及了手 指、手腕、脚踝和脚趾中的骨头形成。文章指出,这些基因可能帮助陆生动物的鱼类祖先,生成适应陆地的四肢。(详细报道 Nature:脊椎动物进化里程 碑 腔棘鱼基因组测序完成)

Chris T. Amemiya,Jessica Alf?ldi,Alison P. Lee,Shaohua Fan,Hervé Philippe,Iain MacCallum,Ingo Braasch,Tereza Manousaki,Igor Schneider,Nicolas Rohner,Chris Organ,Domitille Chalopin,Jeramiah J. Smith,Mark Robinson,Rosemary A. Dorrington,Marco Gerdol,Bronwen Aken,Maria Assunta Biscotti,Marco Barucca,Denis Baurain,Aaron M. Berlin,Gregory L. Blatch,Francesco Buonocore,Thorsten Burmester,Michael S. Campbell,Adriana Canapa,John P. Cannon,Alan Christoffels,Gianluca De Moro,Adrienne L. Edkins,Lin Fan,Anna Maria Fausto,Nathalie Feiner,Mariko Forconi,Junaid Gamieldien,Sante Gnerre,Andreas Gnirke,Jared V. Goldstone,Wilfried Haerty,Mark E. Hahn,Uljana Hesse,Steve Hoffmann,Jeremy Johnson,Sibel I. Karchner,Shigehiro Kuraku,Marcia Lara,Joshua Z. Levin,Gary W. Litman,Evan Mauceli,Tsutomu Miyake,M. Gail Mueller,David R. Nelson,Anne Nitsche,Ettore Olmo,Tatsuya Ota,Alberto Pallavicini,Sumir Panji,Barbara Picone,Chris P. Ponting,Sonja J. Prohaska,Dariusz Przybylski,Nil Ratan Saha,Vydianathan Ravi,Filipe J. Ribeiro,Tatjana Sauka- Spengler,Giuseppe Scapigliati,Stephen M. J. Searle,Ted Sharpe,Oleg Simakov,Peter F. Stadler,John J. Stegeman,Kenta Sumiyama,Diana Tabbaa,Hakim Tafer,Jason Turner- Maier,Peter van Heusden,Simon White,Louise Williams,Mark Yandell,Henner Brinkmann,Jean- Nicolas Volff,Clifford J. Tabin,Neil Shubin,Manfred Schartl,David B. Jaffe,John H. Postlethwait,Byrappa Venkatesh,Federica Di Palma,Eric S. Lander,Axel Meyer& Kerstin Lindblad- Toh. The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution. Nature, 17 April 2013; doi:10.1038/nature12027(29 次引用)

小菜蛾 种属:Diamondback moth, Plutella xylostella

基因组大小:~3.4 billion base pairs

小菜蛾(Plutella xylostella)对十字花科的蔬菜危害很大(包括卷心菜和花椰菜),每年造成四十亿到五十亿美元的经济损 失。上世纪九十年代以来,小菜蛾发展出了对杀虫剂的抗性。今年 1 月,由福建农林大学和华大基因(BGI)领导一个国际团队,测序了小菜蛾的基因组,发 表在Nature Genetics杂志上。他们鉴定了大约18,000个蛋白编码基因,其中超过1,400个是小菜蛾独有的基因。研究显示,这些独特基 因涉及了对植物防御素的感知和抵抗,参与了对环境信息的处理和应答。这些基因让小菜蛾拥有了很强的抗压能力。研究人员将小菜蛾基因组与其他昆虫相比较,发 现其解毒基因附近,在近两百万年以内发生了转座子扩增。而这一现象让小菜蛾得以快速演化出对杀虫剂的抗性。(详细报道 中国科学家首次成功破译小菜蛾基因 组)

Minsheng You,Zhen Yue,Weiyi He,Xinhua Yang,Guang Yang,Miao Xie,Dongliang Zhan,Simon W Baxter,Liette Vasseur,Geoff M Gurr,Carl J Douglas,Jianlin Bai,Ping Wang,Kai Cui,Shiguo Huang,Xianchun Li,Qing Zhou,Zhangyan Wu,Qilin Chen,Chunhui Liu,Bo Wang,Xiaojing Li,Xiufeng Xu,Changxin Lu,Min Hu,John W Davey,Sandy M Smith,Mingshun Chen,Xiaofeng Xia,Weiqi Tang,Fushi Ke,Dandan Zheng,Yulan Hu,Fengqin Song,Yanchun You,Xiaoli Ma,Lu Peng,Yunkai Zheng,Yong Liang,Yaqiong Chen,Liying Yu,Younan Zhang,Yuanyuan Liu,Guoqing Li,Lin Fang,Jingxiang Li,Xin Zhou,Yadan Luo,Caiyun Gou,Junyi Wang,Jian Wang,Huanming Yang& Jun Wang. A heterozygous moth genome provides insights into herbivory and detoxification. Nature Genetics, 13 January 2013; doi:10.1038/ng.2524(24 次引用)

家山羊

种属: Yunnan black goat, Capra hircus

基因组大小:~2.9 billion base pairs

2012 年 12 月,华大基因和中科院昆明动物研究所合作,在《Nature Biotechnology》杂志上发布了第一个山羊基 因组。研究人员对一只雌性家山羊(Capra hircus)的肝脏组织 DNA 进行了测序。他们注释了超过 22,000 个蛋白编码基因,和将 近 490 个 miRNA 基因。此外,研究人员还对内蒙古绒山羊的两种毛囊进行了测序和比较,一种生成典型的山羊毛,而另一个生成柔软的羊绒纤维。他 们发现,这两种不同类型的毛囊中,有51个基因发生了差异性表达。研究显示,这些差异化表达的基因,大多编码角蛋白或角蛋白辅助蛋白。这些宝贵信息可以帮 助人们培育新品种,以获得更柔韧的羊绒。

Yang Dong, Min Xie, Yu Jiang, Nianqing Xiao, Xiaoyong Du, Wenguang Zhang, Gwenola Tosser- Klopp, Jinhuan Wang, Shuang Yang, Jie Liang, Wenbin Chen, Jing Chen, Peng Zeng, Yong Hou, Chao Bian, Shengkai Pan, Yuxiang Li, Xin Liu, Wenliang Wang, Bertrand Servin, Brian Sayre, Bin Zhu, Deacon Sweeney, Rich Moore, Wenhui Nie, Yongyi Shen, Ruoping Zhao, Guojie Zhang, Jinquan Li, Thomas Faraut, James Womack, Yaping Zhang, James Kijas, Noelle Cockett, Xun Xu, Shuhong Zhao, Jun Wang& Wen Wang. Sequencing and automated whole- genome optical mapping of the genome of a domestic goat (Capra hircus). Nature Biotechnology, 23 December 2012; doi:10.1038/nbt.2478(21 次引用)

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