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最新研究揭示反刍动物部分重要特性的基因密码

2019年06月22日 16:16 来源:中国新闻网 参与互动 

  中新网西安6月22日电 (记者 阿琳娜)记者22日从西北工业大学获悉,该校生态与环境保护研究中心以西工大为通讯作者单位在《科学(Science)》杂志同一期发表三篇研究长文。这三篇论文于北京时间6月21日在线发布,6月22日正式刊印,幷以“反刍动物基因组”为专栏,登上了当期《科学》杂志封面。

西工大在《科学》杂志同一期发表三篇论文。供图
西工大在《科学》杂志同一期发表三篇论文。供图

  据了解,这一研究在国际上首次对反刍动物基因组进行了系统分析研究,揭示了反刍动物部分重要特性的基因密码。其中,西工大为两篇论文的第一完成单位、另一篇论文的第二完成单位。这标志着西工大在生态与环境保护领域基础研究取得了重大进展。

  三篇论文中的旗舰论文Large-scale ruminant genome sequencing provides insights into their evolution and distinct traits,基于大数据分析计算和基因组测序等技术,对44个反刍动物的基因组进行了测序、组装和全基因比较分析,覆盖了反刍亚目的全部6个科和一半以上的属,厘清了关于反刍动物系统发育进化的长久争议,幷构建了目前可信度最高的反刍动物物种进化树。同时,研究通过深入探讨反刍动物的适应演化机制,反映了反刍动物对复杂环境、食物的适应能力,幷为未来反刍动物乃至哺乳动物和人类健康的研究提供了珍贵的数据和参考。

  基于以上旗舰论文,项目组结合转录组数据、功能实验,进一步对反刍动物角的进化和驯鹿极地适应性的遗传机制进行了解释。

  研究长文Biological adaptations in the Arctic cervid,the reindeer(Rangifer tarandus),通过比较基因组学和进化基因组分析的手段,发现驯鹿维生素D代谢通路中的两个关键基因受到了强烈的自然选择,这可能使得驯鹿对钙离子的吸收能力大大增强。同时,驯鹿的节律通路中的核心调控基因发生了特异性突变,使之与另一个节律核心基因无法结合,导致驯鹿丧失了昼夜节律,从而能适应北极极昼和极夜的光照环境。研究还从基因层面解释了雌性驯鹿长角和驯鹿温顺的原因。该研究为解决人类部分健康问题提供了解决线索,如维生素D对钙沉积的影响,以及生物钟的调控对治疗人类睡眠障碍的提示等。

  研究长文Genetic basis of ruminant headgear and rapid antler regeneration解析了反刍动物角的起源与遗传进化机制,幷发现鹿茸组织和人骨癌组织具有更高的基因表达相关性,同时一些原癌基因和抑癌基因在鹿科动物中受到了强烈的自然选择,这可能与其极低的癌症发生率相关。该研究为未来通过基因编辑手段培育无角牛、羊优良品种提供参考靶点,幷能够为人类再生医学及癌症相关研究提供重要借鉴。(完)

【编辑:张楷欣】

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