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科技日报——联合攻关揭示脊椎动物多倍化重要演化史
2020-10-13 来源:科技日报 作者:
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  记者从中科院昆明动物研究所获悉,近期国内多团队联合攻关,以鲤亚科鱼类基因组为对象,深入研究了脊椎动物异源多倍体基因组的亚基因组演化问题,揭示了脊椎动物异源多倍体亚基因组演化的动态历史。 国内多团队联合攻关,以鲤亚科鱼类基因组为对象,研究了脊椎动物异源多倍体基因组的亚基因组演化问题,揭示了脊椎动物异源多倍体亚基因组演化的动态历史。

  多倍化现象在脊椎动物中极为罕见,它们在多倍化发生和其后的二倍化进程中,可能经历基因组休克效应,但其相关演化遗传机制是什么、机制是否相同等问题还尚待澄清。由于鲤亚科鱼类在演化历史上可能经历了四轮之多的全基因组加倍事件,染色体数目达到约100条之多,其第四轮全基因组加倍事件是伴随一次远缘杂交事件发生,而这一类群的二倍体直系祖先均已灭绝,这为鲤亚科鱼类基因组的测序、组装和亚基因组鉴别带来极大的困难。

  多倍化现象在脊椎动物中极为罕见,它们在多倍化发生和其后的二倍化进程中,可能经历基因组休克效应,但其相关演化遗传机制是什么、机制是否相同等问题还尚待澄清。由于鲤亚科鱼类在演化历史上可能经历了四轮之多的全基因组加倍事件,染色体数目达到约100条之多,其第四轮全基因组加倍事件是伴随一次远缘杂交事件发生,而这一类群的二倍体直系祖先均已灭绝,这为鲤亚科鱼类基因组的测序、组装和亚基因组鉴别带来极大的困难。张亚平院士带领云南大学罗静教授、中科院昆明动物研究所吕雪梅研究员、湖南师范大学刘少军院士、南京农业大学陈增建教授、中国农业科学院农业基因组研究所阮珏研究员和厦门大学徐鹏教授等团队,利用三代测序、Bionano光学图谱和染色质构象捕获测序技术,对红鲫基因组从头组装,获得50条染色体的单倍型参考基因组,完整性和准确性均高于近期发表的金鱼、鲤鱼基因组。同时基于鲤亚科、鲃亚科、裂腹鱼亚科代表物种的线粒体基因组和全基因组标记的系统发育树构建和比较,首次成功对红鲫两个亚基因组的母系和父系亲本来源作了清晰的划分。 通过重建鲤亚科鱼类的多倍化演化历史,他们发现鲫鱼、鲤鱼和金线鲃共同起源于1380万至1510万年前的一次古异源多倍化事件。比较基因组学和多组织、多胚胎发育时期转录组和DNA甲基化的比较分析结果表明,红鲫与异源多倍体植物和爪蟾基因组中非对称的演化模式呈现明显不同。

  研究结果表明,在多倍化之后的二倍化进程中,鲤亚科鱼类具有其独特的演化策略,以平衡亚基因组的稳定和多样化,这为研究异源多倍体脊椎动物的基因组演化和功能提供了新的思路。研究成果发表在著名国际期刊《科学进展》上。


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