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天津生物芯片項目文章 |海參基因組并在形態進化與器官再生研究方面獲重要進展

發布日期:2017/10/19

荒野行动海报 www.tuege.icu      海參屬于棘皮動物,是其中體型與形態最為特殊的種類,且處于從無脊椎向脊椎動物分化的獨特進化地位,也是國內外重要的海產經濟物種,具有極高的營養與醫用價值。

 

 10月12號,國際學術期刊PLoS Biology在線刊發了天津生物芯片參與的海參全基因組精細參考圖譜項目文章-“The sea cucumber genome provides insights into morphological evolution and visceral regeneration”。該研究首次完成了仿刺參的全基因組精細參考圖譜的繪制,揭示了海參的特殊形態進化與強大再生潛能的分子基礎。

    在該研究中,研究人員利用Illumina和Pacbio測序平臺和優化的組裝策略,構建了海參全基因組的精細圖譜,Contig N50 達到190 KB, Scaffold N50 達到486 KB,編碼30350個基因。分析發現了調控動物關鍵進化過程中脊索形成的關鍵轉錄因子Brachyury基因的FGF基因在棘皮動物中顯著收縮為1個,提示了棘皮動物在長期的進化過程中脊索、咽鰓裂消失的潛在原因。海參的近親--海膽具有顯著、發達的外骨骼,而海參外觀柔軟,骨骼退化為細小的桌形體,基因組解析發現它們都具有相對完整的骨骼發育通路,而不同之處在于海膽的礦化基因為31個,海參縮減為7個,而且海參礦化基因在發育過程中低表達,這才是其骨骼顯著退化的根本原因。

     強大的再生潛能是棘皮動物最顯著的特征之一,該研究利用多組學方法揭示了海參超強再生能力的分子機制。該種海參在強烈環境脅迫下可以將體內內臟幾乎全部排出體外,當環境適宜后,可在2-3周重新長出功能完善的內臟器官。研究揭示了海參再生特有的由11個基因串聯重復組成的PSP94-like基因簇和顯著擴張成簇的fibrinogen-related protein (FREP)基因是海參具有超強再生能力的根本原因之一。 該研究為組織器官再生機制與再生醫學應用、棘皮動物進化等研究提供了范式,也為海參遺傳選育提供了完整、重要的理論基礎。

 

據天津生物芯片技術總監孫亞民博士介紹,刺參基因組為高度雜合的復雜基因組,該公司采用第三代測序技術(PacBio)和自主研發的組裝流程,突破了復雜基因組測序和組裝技術瓶頸,顯著縮短了復雜基因組測序周期和降低了測序成本,且基因組組裝指標優于傳統方法的組裝指標。該成果的發布,預示著復雜基因組的測序和組裝進入了新的時代。

天津生物芯片技術有限責任公司成立于2003年,公司長期致力于基因組學研究,2008年與美國夏威夷大學合作完成了國際上首個轉基因組植物木瓜的基因組測序,并以封面文章的形式發表在Nature上,該公司是國內比較早開展大型生物基因組測序的單位之一。 近幾年,該公司在基因組學領域不斷進行技術儲備和平臺更新,截至目前公司具備包括ABI 3730、Illumina 、Ion torrent、PacBio和單分子光學圖譜等全部主流測序平臺,針對復雜基因組自主研發的測序和組裝方案。截止目前,公司在Nature、Nature Communications、PNAS等雜志累計發表SCI論文超過200篇,總影響因子超過500。

參考文獻:Zhang X, Sun L, Yuan J, Sun Y, Gao Y, Zhang L, Li S, et al. (2017). The sea cucumber genome provides insights into morphological evolution and visceral regeneration. PLoS Biol 15(10): e2003790.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2003790 

 

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