作者:Xiangjiang Zhan 来源:《自然—遗传学》 发布时间:2013-3-26 16:53:17
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游隼和猎隼基因组测序完成
 
来自英国卡迪夫大学、深圳华大基因研究所等处的研究人员近日完成了对游隼和猎隼的基因组测序,提供了关于捕食生物生活方式演变的一些新认识,相关论文“Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle”发表在3月24日的《自然—遗传学》(Nature Genetics)杂志上。
 
英国卡迪夫大学的Michael W Bruford和深圳华大基因研究所的王俊(Wang Jun)博士为这篇文章的共同通讯作者。
 
隼形目(Falconiformes)包括鸮形目以外的所有猛禽,是白天活动的猛禽。隼形目多为单独活动,飞翔能力极强,也是视力最好的动物之一。隼形目与其它鸟类不同,雌鸟往往比雄鸟体型更大。隼形目有4-5科,我国有2-3科。我国的所有隼形目鸟类都是国家重点保护野生动物。作为顶级食肉动物,隼形目具有独特的形态、生理和行为适应性,使得它们能够成为成功的捕食者。例如游隼(peregrine)就被誉为是世界上速度最快的动物。
 
为了探讨捕食生物适应的进化基础,来自卡迪夫大学和华大基因的研究人员对游隼和猎隼进行全基因组测序,并获得了关于进化和捕食方式选择性的全基因组证据。研究人员利用Illumina深度测序组装出了长度约为1.2 Gb的基因组,测序覆盖度达100倍。
 
利用同源性和de novo分析方法结合RNA测序数据,研究人员预测出了游隼和猎隼分别具有16,263和16,204个基因。利用以同源性为基础的方法,研究人员对大约92%的这些基因进行了功能性注释。
 
利用相关基因组,研究人员开展了比较基因组分析评估了隼的进化和新变化。研究人员对游隼、猎隼、鸡、斑胸草雀和火鸡中的同源基因进行了分析。结果表明鸡和火鸡组成了一个进化分支,斑胸草雀和隼为另一个进化分支。分析游隼和猎隼序列,表明两者最近的共同祖先存在于210万年前。超过99.6%的游隼基因组与猎隼基因组在基因区域上是共线的。
 
分析结果表明,相比于鸡和斑胸草雀,游隼和猎隼基因组中大片段重复相对较少,这些元件不到基因组的1%。它们的转座因子组成与斑胸草雀非常相似,具有较少的DNA转座因子和长核苷酸元件。研究人员还发现随着进化时间推移,只有较少的分子特异性插入和缺失在隼基因组中中累积。相比于其他鸟类,游隼和猎隼谱系特异性基因较少。
 
此外,相比于鸡和斑胸草雀,嗅觉受体基因目录显示游隼和猎隼中的完整嗅觉受体基因也是最少的,但它们的嗅球比率要高于斑胸草雀,与鸡相似。这两个性状过去被认为与嗅觉功能呈正相关。此外,在鸡和斑胸草雀中存在的嗅觉受体γ-c 簇基因扩张,在游隼和猎隼并不存在,研究人员认为这有可能与游隼和猎隼依赖于视觉定位猎物有关。
 
此外,研究人员通过比较游隼、猎隼和现有鸟类基因组,发现了一些与循环(例如血红素合成)、神经系统、嗅觉和钠离子转运相关的进化基因发生了快速进化。与鸡形目鸟类比较,揭示出线粒体呼吸链也发生了显著的快速改变。此外,研究人员还发现在所有鸟类基因组中,游隼和猎隼的每时间单位基因损失速率是最快的。
 
新研究提供了基因组测序数据为未来研究中检测鸟类,尤其是猛禽的进化和适应提供了一个重要的资源。游隼和猎隼广泛分布于全球,显示出多种多样的地域表型和行为,它们的保护情况随栖息地范围存在巨大的差异,当前猎隼已被全球列为濒危物种。游隼和猎隼都有迁徙和定居物种,了解这一广泛多样性的遗传基础,将为长期保护它们提供了一个有价值的工具。(来源:生物通 何嫱)

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