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西北工業(yè)大學一天連發(fā)3篇Science
發(fā)布時間：2019-06-26 15:24:43
2019年6月21日，西北工業(yè)大學同時發(fā)表了3篇Science 文章，這些研究使用基因組分析來解決主要反芻動物譜系之間的進化關(guān)系，確定參與頭帶進化的基因，并研究馴鹿如何適應(yīng)北極地區(qū)漫長的日夜。
2019年6月21日，西北工業(yè)大學同時發(fā)表了3篇Science 文章，這些研究使用基因組分析來解決主要反芻動物譜系之間的進化關(guān)系，確定參與頭帶進化的基因，并研究馴鹿如何適應(yīng)北極地區(qū)漫長的日夜。
其中，西北農(nóng)林科技大學姜雨，西北工業(yè)大學王文及邱強共同通訊在Science 在線發(fā)表題為”Genetic basis of ruminant headgear and rapid antler regeneration“的研究論文，該研究從?？苿游锖吐箍苿游镏蝎@得了221個轉(zhuǎn)錄組，并對三個基因組進行了測序，這三個基因組代表了兩個聚合缺乏頭帶的pecoran譜系。該成果第一單位為西北農(nóng)林科技大學，第一作者為姜雨教授的博士生王禹，姜雨、王文、邱強為共同通訊作者。
這些研究使我們能夠更好地了解熟悉的家養(yǎng)奶牛，綿羊和鹿及其野生近緣種，并深入了解占據(jù)世界草原的羚羊，長頸鹿，野牛和叉角羚的適應(yīng)性。最后，Science 對于這三項研究進行了系統(tǒng)介紹。
反芻動物是最成功的哺乳動物譜系之一，具有廣泛的形態(tài)和生態(tài)多樣性，包含幾種主要的牲畜物種，如牛，水牛，牦牛，綿羊和山羊。 反芻動物已經(jīng)進化出幾個不同的特征，例如多腔胃，顱附件（頭帶），專門的牙列，高度游動的運動，以及各種體型變化。 盡管它們具有生物學意義和對人類社會的價值，但反芻動物的進化歷史尚未完全解決，其特定特征背后的分子機制仍然未知。
西北工業(yè)大學王文，張國杰及丹麥哥本哈根大學Rasmus Heller共同通訊在Science在線發(fā)表題為”Large-scale ruminant genome sequencing provides insights into their evolution and distinct traits“的研究論文，該研究對44種反芻動物的基因組進行了從頭組裝，代表了跨越所有六個家族的36個屬。結(jié)合五個先前發(fā)表的bovid基因組，兩個已發(fā)表的cervid基因組，以及最近更新的化石信息，該研究構(gòu)建了該組的時間校準系統(tǒng)發(fā)育樹，分析了物種種群歷史，并研究了這些物種基因組進化。該研究結(jié)果不僅為了解這一重要哺乳動物群體的起源和進化及其特殊性狀提供了數(shù)據(jù)，而且還具有將反芻家畜基因組資源置于進化背景和保護反芻動物生物多樣性的意義。
馴鹿（Rangifer tarandus）自然分布在北極和亞北極地區(qū)。 因此，這些動物已經(jīng)進化到面臨許多挑戰(zhàn)，包括暴露于嚴寒，冬季有限的食物供應(yīng)，以及極長的光照或黑暗時期。 與所有其他鹿類物種不同，雄性和雌性馴鹿每年都會生長落葉鹿角。 此外，馴鹿是鹿科中唯一完全馴化的物種。 然而，對這些性狀的潛在遺傳原因知之甚少。
西北工業(yè)大學王文，邱強及中國農(nóng)業(yè)科學院特種動植物研究所李志鵬共同通訊在Science 發(fā)表題為”Biological adaptations in the Arctic cervid, the reindeer (Rangifer tarandus)“的研究論文，該文章被選為本期Science的封面文章。該研究發(fā)現(xiàn)維生素D代謝途徑中涉及的兩個基因（CYP27B1和POR）在馴鹿中處于陽性選擇狀態(tài)；另外，該研究還確定了在脂肪代謝中發(fā)揮作用的基因，包括APOB和FASN。有趣的是，該研究還發(fā)現(xiàn)馴鹿CCND1基因上游的突變賦予雄激素受體額外的功能性結(jié)合基序，因此可能導致雌性鹿茸生長?？偠灾?，該研究結(jié)果揭示了北極鹿的廣泛特征的遺傳基礎(chǔ)，并為理解哺乳動物對北極的適應(yīng)性策略提供了基礎(chǔ)。比較基因組研究和功能分析鑒定了許多基因，這些基因具有與晝夜節(jié)律性心律失常，維生素D代謝，順應(yīng)性和鹿茸生長相關(guān)的功能，以及獨特突變和/或正選擇的基因。該結(jié)果可能提供與人類健康相關(guān)的見解，包括馴鹿中維生素D的遺傳反應(yīng)如何影響骨骼和脂肪代謝以及基因如何影響晝夜節(jié)律性心律失常。
除了Moschidae之外，所有的pecoran家族都有顱附屬物或頭飾，這是哺乳動物中獨特的結(jié)構(gòu)，在每個家族中具有不同的形態(tài)（長頸鹿的ossicones，叉角羚的pronghorns，cervids的鹿角和bovids的角）。 此外，鹿茸是哺乳動物中唯一可再生的器官，因此為再生生物學提供了獨特的模型。 鹿角也具有極快的生長速度，細胞增殖率甚至超過癌組織生長。 子宮頸癌的發(fā)病率也很低。 鹿生長的嚴格調(diào)節(jié)和鹿的腫瘤發(fā)生抑制之間的關(guān)系可以為人類和其他生物體的癌癥預防和治療提供見解。西北農(nóng)林科技大學姜雨，西北工業(yè)大學王文及邱強共同通訊在Science 在線發(fā)表題為”Genetic basis of ruminant headgear and rapid antler regeneration“的研究論文，該研究從?？苿游锖吐箍苿游镏蝎@得了221個轉(zhuǎn)錄組，并對三個基因組進行了測序，這三個基因組代表了兩個聚合缺乏頭帶的pecoran譜系。將數(shù)據(jù)與大量反芻動物基因組進行比較，檢測出具有頭帶（PWH）的pecorans中的遺傳變化。該研究揭示了反芻動物頭帶的進化，發(fā)育和組織學起源以及鹿角再生的遺傳機制。已鑒定的基因及其獨特的突變?yōu)槲磥眍^帶發(fā)育，哺乳動物器官再生和腫瘤發(fā)生的功能研究提供了指導。
最后，Science 發(fā)表了題為"Resolving ruminants"的點評文章，該評論指出這些研究使用基因組分析來解決主要反芻動物譜系之間的進化關(guān)系，確定參與頭帶進化的基因，并研究馴鹿如何適應(yīng)北極地區(qū)漫長的日夜。這些研究使我們能夠更好地了解熟悉的家養(yǎng)奶牛，綿羊和鹿及其野生近緣種，并深入了解占據(jù)世界草原的羚羊，長頸鹿，野牛和叉角羚的適應(yīng)性。
來源： 青塔
