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由深圳国度基因库连系丹麦哥本哈根大学、美国杜克百事注册大学、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院动物研究所等机构相助

发布日期:2020-11-18 09:09浏览次数:

  现生鸟类“亲戚”干系如何? 万种鸟基因组图谱提供重要线索

  恒久以来,人类对鸟类系统发育干系的相识比其他任何脊椎动物都少。

  自1861年第一块始祖鸟化石报道今后,鸟类的发源更成为科学家们感乐趣的课题。早期鸟类祖先自恐龙演化形成后,经验了快速的物种大发作,形成了现今鸟类的物种名堂。100多年来,科学家们对现生鸟类物种的分化进程和物种干系树提出了浩瀚意料,然而谜底仍莫衷一是。

  近十年前,跟着一项包围现生约10500种鸟类的万种鸟基因组学打算启动和研究的深入,科学家有望构建起所有鸟类的基因组图谱,理会鸟类演化的过程。

  11月12日,《自然》杂志以封面论文形式,同期颁发了两篇文章,报道了该打算第二阶段的研究功效,为深入相识基因组多样性演化机密提供了契机。

  揣度系统发育干系和鸟类物种多样化遗传机制

  “鸟纲是四足类动物中分化水平最高、物种最为富厚的一类脊椎动物,今朝已知约10500种鸟类物种,遍及漫衍于地球各类生境,是研究生物多样性的形成及维持机制的重要物种类群。”论文第一作者冯少鸿博士向科技日报记者先容。

  万种鸟基因组打算旨在从全基因组程度构建鸟类的生命之树,理会鸟类辐射性演化的分子动力,解码动物遗传变异和性状差别之间的接洽,展现分子演化和生物地理学及物种多样性名堂之间的干系,评估情况气候及人类勾当对物种演化进程及生物多样性的影响,而且展现整个鸟纲物种的种群变革汗青。今朝,有高出200位来自全球的科学家参加到这项弘大的打算中。

  打算第一阶段在“目”级别,百事注册,由深圳国度基因库连系丹麦哥本哈根大学、美国杜克大学、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院动物研究所等机构相助,构成国际鸟类基因组同盟配合完成,首批成就共有28篇文章。2014年12月12日,《科学》期刊以专刊形式颁发了8篇成就;从此,《现代生物学》《自然·通讯》《基因组生物学》等著名国际期刊也相继颁发了多项希望。

  今朝,基于第二阶段“科”级此外363种鸟类基因组数据,中国科学院昆明动物研究所研究员张国捷及其团队连系深圳华大生命科学研究院、哥本哈根大学等,环绕系统发育干系的揣度和鸟类物种多样化名堂背后的遗传机制等多个焦点科学问题开展一系列科研攻关。

  此次《自然》颁发的研究事情,是该打算第二阶段“科”级此外最新研究成就。“研究团队颁发了363种鸟类基因组数据,同时通过这一数据成立了无参考序列下多基因组比对和阐明的新要领,并基于这一新要领阐发高密度物种取样对生物多样性研究的重要性。”冯少鸿说。

  特异基因大概与物种特异性状的发源和演化有关

  科研团队从现存鸟类的科阶元中,选取一个代表性鸟类物种,共计得到363只鸟类的全基因组数据,包围92%的科阶元,个中267个物种的基因组数据为首次宣布。

  由于项目标非凡性,以及今朝浩瀚鸟类已成为珍稀、濒危物种,测序所需的样品是个大问题。

  “项目所需样品主要来历于全球多个博物馆生存的鸟类组织样品。个中美国史密森博物馆、丹麦自然博物馆和美国路易斯安那州立大学自然博物馆孝敬了大部门样品。”冯少鸿先容,正因为有富厚的样品,才使得研究团队可以或许对一些罕有和濒危鸟类物种展开基因组测序,这也为物种保育提供重要的基因组资源。

  传统的较量基因组学阐明,须依赖某个基因组作为参考序列成立全基因组比对。如何高效开展跨物种基因组的较量,成为制约整个学科的要害。为办理这一困难,研究团队创建了全新的无参考序列下多基因组比对和阐明要领,新要领所提供的基因组比对信息包括了所有物种的基因组序列信息,制止了由于与参考序列的差别而引起的序列丢失。

  “新要领极大地提高了跨物种的比对效率,淘汰了由于与参考物种遗传间隔差别引起的比对偏好和序列丢失。”冯少鸿说,好比,363只鸟类基因组构建的全基因组比对序列总长为981兆碱基对,比此前以鸡和斑胸草雀为参考基因组构建的48只鸟类全基因组比对序列在长度上晋升了149%。这一全新的数据集,为全面理会鸟类遗传多样性特征的演化过程,以及分子遗传机制提供了全新的切入点。

  不止于此,研究团队借助这一算法的优势,成立了越发完善的同源基因荟萃,开拓了一套判断任意演化分支特异得到和丢失序列的要领,从而完整描画出鸟类物种谱系基因组动态演化图谱。研究发明这些动态变革的基因组区域,往往存在一些分支特异基因或调控元件,大概与物种特异性状的发源和演化有关。

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