果蠅基因組進(jìn)化研究獲進(jìn)展
日期:2012-04-16 09:02:26
性染色體和B染色體(相對(duì)于正常染色體而言不遵循孟德爾遺傳分裂規(guī)律的染色體)的演化一直是經(jīng)典遺傳學(xué)長(zhǎng)期未曾研究透徹的重要問題。有意思的是,在一種叫做銀額果蠅(Drosophila albomicans)的果蠅物種,新近演化出了非常年輕的性染色體和B染色體,使其成為研究?jī)烧叩慕^佳材料。
該果蠅僅有3對(duì)染色體,其古老的性染色體和一對(duì)常染色體發(fā)生融合,使得該對(duì)常染色體和性別連鎖,相互之間無法重組,成為擁有和古老性染色體同樣遺傳模式的“新性染色體”(neo-sex chromosome)。另外,90年代初期王文研究員等人對(duì)該果蠅的B染色體研究發(fā)現(xiàn),特定數(shù)目的B染色體將對(duì)銀額果蠅的后代產(chǎn)生顯著影響,直接質(zhì)疑了一直以來B染色體完全只是“自私遺傳因子”,沒有任何功能的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。而這兩種系統(tǒng)的起源時(shí)間僅僅是12萬年。
最近,中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所已畢業(yè)博士研究生周琦和趙莉在王文研究員指導(dǎo)下,通過和深圳華大基因研究院和美國加州伯克利大學(xué)的合作,對(duì)該果蠅進(jìn)行了全基因組測(cè)定。他們運(yùn)用新一代Illumina測(cè)序技術(shù),快速完成了該果蠅基因組的從頭組裝,使它成為世界上第一個(gè)完全應(yīng)用新技術(shù)測(cè)序組裝的果蠅基因組。
對(duì)基因組的細(xì)致研究發(fā)現(xiàn),盡管新性染色體的起源時(shí)間及其晚近,但僅在12萬年內(nèi),該染色體對(duì)相互之間已經(jīng)積累了大量序列差異。其中和Y染色體融合的新Y染色體(neo-Y chromosome)由于不能重組,已經(jīng)開始像所有的古老性染色體一樣開始逐漸退化:大約有80個(gè)基因左右已經(jīng)完全失去功能,有三分之一的基因表達(dá)開始紊亂(另見該物種的另一篇研究論文),積累了額外的基因重排。而它的B染色體的組裝序列,同時(shí)比對(duì)到了古老的性染色體和neo-sex染色體上,提示B染色體的起源有可能是在兩正常染色體發(fā)生融合的過程中丟失的染色體片段產(chǎn)生的。研究人員同時(shí)還在B染色體的序列上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有轉(zhuǎn)錄證據(jù)的基因片段,提示B染色體上有可能有功能序列。
該研究工作在國際基因組學(xué)刊物《BMC基因組學(xué)》(BMC Genomics)上發(fā)表以后,很快受到同行關(guān)注,成為“highly access”和“editors pick”文章。