近日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家將幾種家養(yǎng)牛及密切相關(guān)的野生牛的基因組整合到一個全基因組中，發(fā)現(xiàn)超過7000萬個堿基未包含在目前的家畜普通牛的參考基因組中。相關(guān)成果發(fā)表在近日的美國《國家科學(xué)院院刊》上。
在遺傳研究中分析基因變異往往依賴于參考基因組。作為物種遺傳構(gòu)成的典型示例，參考基因組一般是根據(jù)多個供體的DNA測序組合而成。以前，生成這樣的參考基因組非常復(fù)雜、昂貴且費時，只有極少數(shù)動植物有比較完整的參考基因組，例如生物學(xué)模型生物秀麗隱桿線蟲。很多物種的參考基因組與該物種的個體基因組相比，可能會缺少數(shù)百萬個堿基。
為了量化此類缺失堿基的程度及其功能相關(guān)性，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院動物基因組學(xué)教授休伯特·鮑什領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將來自家養(yǎng)牛及密切相關(guān)的野生牛的6個基因組整合到一個全基因組中。通過與目前家畜普通牛的參考基因組相比較，發(fā)現(xiàn)了超過7000萬個堿基未包含在參考基因組中。
研究人員從差異表達(dá)的非參考序列和迄今未使用的數(shù)千個多態(tài)性位點中發(fā)現(xiàn)了推定基因。其中許多基因與免疫功能有關(guān)：在與病原菌接觸的動物中，這些基因比未與病原菌接觸的動物具有更多或更少的活性。鮑什教授希望通過收集參考基因組，發(fā)現(xiàn)野生動物親戚中存在，但馴養(yǎng)動物中不再存在的基因變體，這可以提供有關(guān)線索，幫人們了解因馴化而喪失了哪些遺傳特性。
新的牛全基因組將使研究人員能夠更快、更準(zhǔn)確地檢測出不同牛品種之間的基因差異和DNA變體。鮑什教授解釋說：“當(dāng)我們將家養(yǎng)牛與適應(yīng)其他氣候條件的牛品種進(jìn)行比較時，就會變得特別令人興奮。”如研究哪些基因變異使動物在熱帶環(huán)境中更具耐熱性。下一步可能是有目的地將這些變種雜交到其他牛品種中，或者通過基因組編輯精確地引入它們。
該研究提供了一個廣泛適用于許多物種的計算框架，使迄今被忽視的基因組變異源適合遺傳研究。此外，該研究還應(yīng)用了一項新的測序技術(shù)。鮑什教授說，這項新技術(shù)使組裝基因組變得更加容易，可以快速、準(zhǔn)確地從頭創(chuàng)建參考基因組，而且降低了分析成本。(記者 李山)
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