鱼类基因组学浅议
首例尼罗罗非鱼基因序列绘制完成
• 2011年4月8日,斯特灵大学水产研究所的科学家运用了 一组罗非鱼的DNA,成功绘制了尼罗罗非鱼的完整基因组。 这是全球绘制的第一例商业化养殖鱼类基因组序列。 测 序工作由英国剑桥大学Broad研究院联合美国麻省理工、 哈佛大学联合完成,研究表明罗非鱼双螺旋基因组拥有两 个完全相同的基因,从而简化了相同基因组序列数据的处 理过程。 • 同时,该研究组还在苏格兰水产研究所开展了对实验室 暂养罗非鱼其他基因组的测序工作。通过选育可以提高红 罗非鱼的雄性率和产量,可以有效增产增收。水产研究所 大卫彭曼表示“我们所绘制的基因图谱现已向全球科学界 共享,旨在帮助基础科学研究领域和水产养殖研究领域相 应项目的研究,例如它可以协助我们找到抗病、生长、性 别决定等形状的重要基因调控关键点,通过不断选育,提 高水产养殖动物的表现性状。
其他水生生物的基因组研究
• Moore等(1999)利用246个多态性的AFLP标记,构建了一 个具有44个连锁群的日本对虾初步AFLP图谱。刘萍含有23 bp的小卫星序列。对藻类细 胞器基因组研究的数据很多。Reith等(1993)测定了紫菜质 体基因组,发现了125个基因,其中有46%的基因陆生植 物的质体基因组中没有,并且该基因组中的基因缺乏内含 子。Burger等(1999)测定了紫菜线粒体基因组的36753个 核苷酸,识别57个编码基因,并测出在这个线粒体基因组 上存在291bp的反向重复序列。0hta等(1998)测定了红藻 线粒体基因组的全序列,确定了34个蛋白编码基因和未确 定开放读码框架,包括细胞色素c氧化酶的3个亚基、细胞 色素B蛋白前体、F1FO一ATP酶的3个亚基、NADH辅酶 Q氧化还原酶的7个亚基、琥珀酸脱氢酶的3个亚基及涉及 C型细胞色素生物合成过程的4个蛋白,还有3个rRNA、 25个tRNA基因,并发现两链上都含有编码序列。
• 基因组研究应该包括两方面 的内容:以全基因组测序为 目标的结构基因组学 (structural genomics)和 以基因功能鉴定为目标的功 能基因组学(functional genomics),又被称为后基 因组(postgenome)研究, 成为系统生物学的重要方法, 它从基因组信息与外界环境 相互作用的高度,阐明基因 组的功能。
• 科学家希望通过鲤鱼基因组测序及其序列 分析,为研究养殖鱼类的生长、发育、繁 殖、遗传变异、疾病、与环境的相互用(包 括抗逆能力)及其遗传改良提供重要的参考 甚至指导信息。通过鲤鱼基因组的研究, 可以获得与经济性状相关的基因,与疾病 的发生及免疫相关的基因等, 为鲤鱼的遗 传育种提供基础。
我国完成首个鱼类全基因组序列图谱
淡水鱼类应用基因组研究中心建设项目破土动工
• 2011年4月13日,由黑龙江所承担的“淡水鱼类应用基因 组研究中心”基本建设项目在哈尔滨破土动工。淡水鱼类 应用基因组研究中心是由农业部批准立项的主要从事鱼类 应用基因组研究的建设项目,“中心”的建设标志着黑龙 江所在鱼类应用基因组研究方面进入到新的历史阶段,投 入使用后将成为我国水产生物技术领域最重要的科技研发 中心。作为水产生物技术发展战略的重要组成部分,“中 心”致力于用目前生物领域最前沿、最活跃、应用最广泛 的应用基因组资源解决水产领域的良种少、病害频发、水 产品安全警报频传等制约产业发展的技术问题。
• 3鲶鱼类
以分子遗传标记(包括微卫星、EST和 AFLP)的方法研究斑点叉尾鲴的资料很多,以微卫星为主 要标记的斑点叉尾鮰遗传图谱已经由美国农业waldbieser 小组基本绘制完成。奥本大学的研究小组正在绘制另一张 包括AFLP在内的遗传图谱,并试图鉴定其生长速度、抗 病性等性状的基因座位和研究起遗传标记辅助选种方法。 乳动物基因组的1/7到1/8;并且基因间序列少、重复序 列少,内含子都比较小;从基因数目上与人类基因数目相 当。杨立等(1999)以红鳍东方豚的精子DNA为材料,采用 含有“外显子捕获”元件的粘粒(sCoGH的祖先在0.25亿年前和1亿 年前间经历了基因组加倍,现存的鲑科鱼类已经完成二倍 化。许多研究采用了证实四倍体史的等位基因酶标记的群 体遗传学分析方法,导致了在连锁分析中使用蛋白质多态 性。鲑科鱼类种问杂种中酶编码基因座的连锁关系分析, 确定了其存在“拟连锁”异常现象。褐鳟和虹鳟以及它们 与其他属间杂交中同工酶标记的重组频率雌性大于雄性, 复制位点相互不连锁,由此推论现存的鲑科鱼类可能来自 同一个部分异源四倍体祖先。虹鳟双单倍体有效染色体为 30个,与所得的大连锁群数(31个)很接近。鲑科鱼类基因 图并不都适合于红点鲑属、鲑属或大麻哈鱼属的所有种, 所以不能任意外推。
• 4河豚鱼 河豚鱼基因组小而紧凑,约400 kb,是哺
海洋鱼类的基因组研究
• 1鳉形目鱼类
剑尾鱼属(拖口序国口序舢)的 杂交种及其回交种是研究原癌基因和肿瘤抑制基 因的良好模型。Leslie(1982)研究发现,剑尾鱼的 17个同工酶的连锁关系在几个属中是保守的。 Monrizot等(1991)已经鉴定了剑尾鱼遗传基因图 共有77个蛋白质基因座,其中57个已被定位于连 锁群(LG)中。青鳉的雌鱼是同型配子的,而雄鱼 却是异型配子的。4个常染色体连锁群含有颜色基 因座,2个含有性连锁突变基因座(无色的黄素细 胞和白素细胞),回交及11个酶基因座的着丝粒作 图分析未能确定连锁。
首例尼罗罗非鱼基因序列绘制完成
• 2011年4月8日,斯特灵大学水产研究所的科学家运用了一组罗非鱼 的DNA,成功绘制了尼罗罗非鱼的完整基因组。这是全球绘制的第一 例商业化养殖鱼类基因组序列。 测序工作由英国剑桥大学Broad研究 院联合美国麻省理工、哈佛大学联合完成,研究表明罗非鱼双螺旋基 因组拥有两个完全相同的基因,从而简化了相同基因组序列数据的处 理过程。 • 同时,该研究组还在苏格兰水产研究所开展了对实验室暂养罗非鱼 其他基因组的测序工作。通过选育可以提高红罗非鱼的雄性率和产量, 可以有效增产增收。水产研究所大卫彭曼表示“我们所绘制的基因图 谱现已向全球科学界共享,旨在帮助基础科学研究领域和水产养殖研 究领域相应项目的研究,例如它可以协助我们找到抗病、生长、性别 决定等形状的重要基因调控关键点,通过不断选育,提高水产养殖动 物的表现性状。鲤鱼基因组初步完成测定分析
• 2010年3月,中国科学院北京基因组研究所运用新一代高 通量测序技术以及高性能的生物信息分析,完成了鲤鱼基 因组初步测定与分析工作,获得了鲤鱼基因组高覆盖的基 因组数据。“鲤鱼基因组计划”是基因组所与水产生物应 用基因组研究中心和黑龙江水产研究所联合开展的研究项 目, 目前项目进展顺利,是我国鱼类第1个全基因组测序 计划,也是世界上第1个鲤科经济鱼类基因组计划。本项 目主要依托于基因组所基因组及生物信息学平台第2代高 通量测序仪进行测序分析工作,该平台拥有3台新一代高 通量测序仪(SOLID、Solexa和454测序仪)、3台3730xl、 1台3130xl的测序规模,拥有超过1O万亿次/s的计算能 力和大于IO00TB的存储成部分 组织转录组的工作,为基因组注释提供参考。目前该项目 正在加紧进行生物信息学的分析,预计将比计划提前完成 鲤鱼基因组框架图的工作。
宋方洲 军事医学科学出版社
世界上第一个鲤科经济鱼类基因组计划正式启动
2009年12月28日 中国畜牧兽医信息网 近日,由中国水产科学研究院组织的“鲤鱼基因组计划”论证会在北 京召开,这是我国继水稻、家蚕、黄瓜、牡蛎等基因组计划之后启动 的又一项重要经济物种全基因组计划。鲤鱼是我国最具代表性的养殖 鱼类之一,也是育成品种最多的水产养殖种类,其基因组测序研究将 对鲤的品种培育、病害防治、饲料营养和食品安全等方面具有重要的 促进作用。作为第一个基因组测序的鲤科养殖鱼类,将对其他鲤科经 济鱼类的基因组研究起到重要的带动作用,为深入探索和解析鲤科鱼 类及硬骨鱼类基因组进化提供重要依据。论证专家组长朱作言院士高 度评价了“鲤鱼基因组计划”的重大科学价值和对渔业科技发展的重 要推动作用。他指出,这一计划是我国第一个鱼类全基因组计划,也 是世界上第一个鲤科经济鱼类基因组计划,该计划的启动对我国的水 产科技工作具有开创性,对水科院而言是具有标志性的工作,鲤鱼基 因组测序及后一步的深入挖掘工作的实施和完成,将对我国乃至世界 水产业的发展产生重要的影响。
淡水鱼类的基因组研究
• 1鲤科鱼类
鲤染色体总数为100个。从细胞和亚细胞水平的遗 传行为看是二倍体,但最近几年已有证据显示鲤经历了四倍化的过程, 国内学者研究鲤的第一个初步遗传图为50个连锁群,覆盖5789 cM基 因组。
1 pg DNA =0.978×109 bp
• 2鲟鱼类
一类原始古老的软骨硬鳞鱼类,长江白鲟、达氏鲟、 中华鲟、史氏鲟和北美匙吻鲟的体细胞基因组大小(DNA含量),分别 为4.11pg/N、8.26 pg/N、9.07 pg/N、6.07 pg/N和 3.96 pg/N。由此可见,鲟形目鱼类中不同科属的鱼其在细胞水平 上的染色体中DNA含量有一定的差异。
苏利娜
基因组学genomics
定义1: 定义 :研究基因组的结构、功能及表达产物的学科。基 因组的产物不仅是蛋白质,还有许多复杂功能的RNA。包 括三个不同的亚领域,即结构基因组学、功能基因组学和 比较基因组学。 应用学科: 应用学科:生物化学与分子生物学(一级学科);总论 (二级学科) 定义2: 定义 :研究生物体全基因组DNA的序列和属性的学科。 包括在DNA(基因型)、mRNA(转录物组)和蛋白质 (蛋白质组)水平上研究细胞或组织的所有基因。 应用学科: 应用学科:细胞生物学(一级学科);总论(二级学科) 定义3: 定义 :研究生物体基因组的组成、结构与功能的学科。 应用学科: 应用学科:遗传学(一级学科);总论(二级学科)
上海和浙江科学家共同绘就首张石首鱼科 鱼类基因组图谱,揭示黄鱼种质退化之谜
• 据2011年2月2日《新民晚报》消息,对大黄鱼的基础生 物学研究显得较落后。为应对种质退化、病害频发、性早 熟严重等问题,浙江和上海科学家便开展了包括大黄鱼基 因组计划在内的相关研究。经过一年多的合作研究,由浙 江海洋学院、上海交通大学、复旦大学和上海佰真生物科 技有限公司等单位联合组成的大黄鱼基因组计划项目组, 已经取得了突破性进展,成功绘就了首份大黄鱼基因组序 列草图,图谱覆盖了大黄鱼基因组序列的85% 以上,这 也是世界石首鱼科鱼类的首例基因组序列图谱。科学家认 为,大黄鱼基因组计划的完成,标志该物种生命“密码天 书”的破译和人工编辑时代的到来。今后科学家可以通过 对基因的解析,来了解大黄鱼的生长、抗病、耐寒等性状 的遗传机制,可以让科研人员对大黄鱼进行有针对性的研 究和开发。