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最新研究揭示反芻動物部分重要特性的基因密碼

2019年06月22日 16:16 來源:中國新聞網 參與互動 

  中新網西安6月22日電 (記者 阿琳娜)記者22日從西北工業大學獲悉,該校生態與環境保護研究中心以西工大為通訊作者單位在《科學(Science)》雜志同一期發表三篇研究長文。這三篇論文于北京時間6月21日在線發布,6月22日正式刊印,幷以“反芻動物基因組”為專欄,登上了當期《科學》雜志封面。

西工大在《科學》雜志同一期發表三篇論文。供圖
西工大在《科學》雜志同一期發表三篇論文。供圖

  據了解,這一研究在國際上首次對反芻動物基因組進行了系統分析研究,揭示了反芻動物部分重要特性的基因密碼。其中,西工大為兩篇論文的第一完成單位、另一篇論文的第二完成單位。這標志著西工大在生態與環境保護領域基礎研究取得了重大進展。

  三篇論文中的旗艦論文Large-scale ruminant genome sequencing provides insights into their evolution and distinct traits,基于大數據分析計算和基因組測序等技術,對44個反芻動物的基因組進行了測序、組裝和全基因比較分析,覆蓋了反芻亞目的全部6個科和一半以上的屬,厘清了關于反芻動物系統發育進化的長久爭議,幷構建了目前可信度最高的反芻動物物種進化樹。同時,研究通過深入探討反芻動物的適應演化機制,反映了反芻動物對復雜環境、食物的適應能力,幷為未來反芻動物乃至哺乳動物和人類健康的研究提供了珍貴的數據和參考。

  基于以上旗艦論文,項目組結合轉錄組數據、功能實驗,進一步對反芻動物角的進化和馴鹿極地適應性的遺傳機制進行了解釋。

  研究長文Biological adaptations in the Arctic cervid,the reindeer(Rangifer tarandus),通過比較基因組學和進化基因組分析的手段,發現馴鹿維生素D代謝通路中的兩個關鍵基因受到了強烈的自然選擇,這可能使得馴鹿對鈣離子的吸收能力大大增強。同時,馴鹿的節律通路中的核心調控基因發生了特異性突變,使之與另一個節律核心基因無法結合,導致馴鹿喪失了晝夜節律,從而能適應北極極晝和極夜的光照環境。研究還從基因層面解釋了雌性馴鹿長角和馴鹿溫順的原因。該研究為解決人類部分健康問題提供了解決線索,如維生素D對鈣沉積的影響,以及生物鐘的調控對治療人類睡眠障礙的提示等。

  研究長文Genetic basis of ruminant headgear and rapid antler regeneration解析了反芻動物角的起源與遺傳進化機制,幷發現鹿茸組織和人骨癌組織具有更高的基因表達相關性,同時一些原癌基因和抑癌基因在鹿科動物中受到了強烈的自然選擇,這可能與其極低的癌癥發生率相關。該研究為未來通過基因編輯手段培育無角牛、羊優良品種提供參考靶點,幷能夠為人類再生醫學及癌癥相關研究提供重要借鑒。(完)

【編輯:張楷欣】

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