Aspen樹的所有基因都被映射出來(lái)
本周,來(lái)自瑞典,比利時(shí),英國(guó),意大利,挪威和韓國(guó)的一組研究人員發(fā)布了兩種白楊樹的基因組,這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)用了將近十年的時(shí)間才完成,事實(shí)證明它比想象的要復(fù)雜得多。以及范圍的顯著擴(kuò)大。
“最后!我們確實(shí)有一個(gè)不斷變化的目標(biāo),因?yàn)槲覀兿M_發(fā)一種對(duì)樹木生物學(xué)的所有研究人員最有用的資源,這促使我們擴(kuò)大項(xiàng)目并不斷努力改善工作,”納撒尼爾街說(shuō), Umeå大學(xué)從職位開始時(shí)的博士后研究員轉(zhuǎn)變?yōu)橹斫淌冢F(xiàn)任大學(xué)講師,最終領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目。
繪制物種中存在的一組基因圖表可能是所有類型的生物學(xué)研究中最重要的部分,一旦可用,它幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何類型的研究。人類基因組的繪圖(2001年出版)是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛突破的基礎(chǔ)。瑞典樹木研究人員是這一領(lǐng)域的早期工作者,從1998年開始工作,為阿斯彭基因的一個(gè)子集提供了第一張圖,并為2006年第一次完整繪制樹木基因組 - 黑楊木(Populus trichocarpa)做出了貢獻(xiàn)。這只是第三個(gè)發(fā)表的植物基因組,只有擬南芥(擬南芥)和水稻可以提前獲得。
2008 - 2009年,Umeå植物科學(xué)中心的一小批瑞典研究人員接受了繪制白楊(Populus tremula)基因組圖譜的挑戰(zhàn)。盡管在瑞典沒(méi)有開展過(guò)如此廣泛的基因組計(jì)劃,但他們?nèi)猿謽?lè)觀態(tài)度; 新的,更便宜的和更強(qiáng)大的技術(shù)剛剛可用,并且使用這些技術(shù)的試點(diǎn)研究表明,除其他外,白楊的遺傳變異是巨大的。實(shí)際上,在某些方面,平均而言,兩棵白楊樹與人類和黑猩猩在遺傳上是不同的。該項(xiàng)目共獲得了100萬(wàn)克朗的宏基因組序列分析中心 - SciLife實(shí)驗(yàn)室的前身,該實(shí)驗(yàn)室于2010年成立 - 肯普基金會(huì)和Umeå植物科學(xué)中心的博士后納撒尼爾街開始實(shí)際工作。
選擇用于繪圖的樹在Umeå大學(xué)/ SLU校園中生長(zhǎng),并且自1999年以來(lái)一直在研究。研究人員迅速產(chǎn)生了有希望的結(jié)果,但也很清楚,密切相關(guān)的黑色棉白楊的基因組不能用作參考,使該項(xiàng)目更具挑戰(zhàn)性。該項(xiàng)目擴(kuò)大,更多的人和研究小組參與其中,來(lái)自六個(gè)國(guó)家的27名研究人員對(duì)這些結(jié)果做出了貢獻(xiàn),現(xiàn)在發(fā)表在“ 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”(PNAS)上)。除了繪制基因組圖譜外,還分析了24個(gè)歐洲顫抖白楊,22個(gè)美國(guó)白楊(Populus tremuloides)和24個(gè)黑色楊木楊樹的參考,這使得有可能了解該物種是如何進(jìn)化和適應(yīng)的。到不同的環(huán)境。
“除了缺乏長(zhǎng)期預(yù)算的項(xiàng)目外,這項(xiàng)工作面臨的最大挑戰(zhàn)是處理基因組中那些不含基因的部分,”納撒尼爾街說(shuō)。
這些基因本身在項(xiàng)目的早期就被定位了,但基因之間的DNA序列在基因組的兩個(gè)拷貝之間的aspen中有如此廣泛的差異,每個(gè)個(gè)體都有一個(gè) - 一個(gè)遺傳自母親,另一個(gè)來(lái)自父親 - 研究方法開發(fā)研究其他基因組如人類,與白楊相比非常近交,但不起作用。
“例如,我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠證明哪些基因?qū)τ谖覀兊谋睔W氣候適應(yīng)白楊來(lái)說(shuō)是最重要的。這個(gè)和我過(guò)去五年的其他許多工作都是通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的, “PärIngvarsson說(shuō)道,他在漫長(zhǎng)的旅程中搬到了烏普薩拉的SLU。這是一個(gè)真正的里程碑,白楊的巨大變化是理解進(jìn)化的重要資源,基因組序列為我們提供了解鎖這些信息所需的工具。
“雖然最終映射整個(gè)基因組需要很長(zhǎng)時(shí)間,但該項(xiàng)目在此過(guò)程中產(chǎn)生了多次分拆。如果沒(méi)有這個(gè)項(xiàng)目,2013年發(fā)布的挪威云杉序列的巨大工作將不會(huì)開始。 2009年啟動(dòng)該項(xiàng)目的Umeå大學(xué)教授Stefan Jansson說(shuō),我們生產(chǎn)和更新的植物基因組現(xiàn)已在全球范圍內(nèi)使用。
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