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研究人员发表了海湾尖嘴鱼的参考基因组

2019-01-08 14:23:01 • 来源：

俄勒冈大学的生物学家已经制作了蛇形海湾尖嘴鱼的详细基因组，提供了一种新的研究参考工具，以帮助探索包括海马和海龙在内的古老鱼类家族，并通过遗传变化产生具有截然不同特征的物体。将基因组与其他脊椎动物生物进行比较可以帮助科学家了解人类生物学的基本方面，例如头骨如何发育和改变形状，以及如何调整人们与其他脊椎动物共享的基因组以创造新结构，Susan Bassham说。 UO生物学家威廉·克雷斯科(William Cresko)实验室的高级研究员在那里进行了研究。

研究人员发表了海湾尖嘴鱼的参考基因组

虽然这种与人类特征相关的研究是一个额外的好处，但更直接的回报是项目中使用的方法是如此布局，以便其他小型实验室可以使用它们作为创建他们感兴趣研究的生物的基因组的参考。12月20日由Genome Biology期刊发表了一篇详述基因组的论文。墨西哥湾海草床中丰富的海湾尖嘴鱼具有Syngnathus scovelli的物种名称。它属于称为Syngnathidae的家族，其历史可以追溯至少5000万年。

“从进化基因的角度来看，这组物种具有新的特征并不是很好理解，”该论文的主要作者之一，生态与进化研究所Cresko实验室的博士后研究人员Clay Small说。“Syngnathidae家族是一个非常好的模型分支，用于研究这些衍生的结构特征，因为从他们独特的身体计划来看它们是如此奇怪。最终，我们有兴趣确定与这些新特征的演变有关的遗传变化。整个家庭。“

Syngnathid家族中的物种有很长的鼻子，这有助于它们的抽吸式喂养行为。他们有骨质的防弹衣。它们缺乏骨盆鳍，肋骨和牙齿，并且在雄性中形成了独特的胎盘样结构，用于培育后代的育雏。

在另一个家庭成员虎尾海马的基因组在自然杂志上宣布后，海湾尖嘴鱼基因组的出版不到一周。

生物学教授克雷斯科说：“几乎同时发表的这对论文极大地推动了这一非凡的鱼群的基因组分析。”

这两个基因组表明特定基因或基因功能的损失和变化可能是进化创新的原因，Small说。通过进化，与远缘鱼类祖先相比，尖嘴鱼和海马基因组遗失了遗传因素。他说，这些可能解释了身体排列和骨盆鳍丢失的一些变化，这些变化与人类脊椎动物血统中的腿相对应。

Small的努力很大一部分集中在雄性尖嘴鱼在育雏袋中孕育胚胎的能力。Bassham说，海湾尖嘴鱼是一种在各种尖嘴鱼物种的雄性中发现的最精细的胎盘结构的例子。

研究人员报告说，在男性怀孕期间，大约1,000个基因在小袋中表达不同，以控制发育过程，营养交换，稳定性和免疫力。

在怀孕和非怀孕的雄性尖嘴鱼之间的比较分析中，Small发现了一个表现异常的基因家族。这个基因家族，patristacins，包含一些在怀孕期间开启的成员，以及其他在怀孕期间被抑制的成员。这组基因可能是syngnathid鱼类独有的，它们在海马中表现相似。

由UO领导的研究小组还发现，海湾尖嘴鱼的染色体数量比大多数鳍鱼都少。“通过观察基因位于基因组中的模式，这种差异很可能仅仅是由于四个祖先染色体融合成两个，”Bassham说。“大多数鱼有24条染色体，但海湾尖嘴鱼有22条。”

研究人员在UO的基因组学核心设施中使用了基因组测序仪，以及在UO开发的称为限制性位点相关DNA标记的遗传学技术，现称为RAD测序。它允许研究人员对数据进行排序，然后将它们组合在一起，形成详细的遗传图谱。

该团队还使用了由共同作者Julian Catchen开发的三个软件包，Julian Catchen是伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的前UO博士后研究员。该软件旨在补充RAD测序和基因组装配数据。

Bassham说，使用鱼类基因组应该允许研究小组提出许多不同的生物学问题。“鱼是脊椎动物。我们是脊椎动物，”她说。“我们与这些鱼共享大量的生物学。我们想要了解进化是如何发生的，并且当新的特征出现在进化谱系中时，进化的一些最令人兴奋的方面发生。

“新奇事物可以通过多种方式发生，”巴萨姆说。“有时它会导致一种结构的丧失，从而创造出一种新的生活方式。在其他情况下，它可能是一种新的身体部位的演变，以前没有。那些组织来自哪里?它是如何形成的?是什么?经过修改后做了什么?或者改变了什么样的发育基因途径来实现呢?“

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