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“企鵝基因組聯盟”在開放獲取期刊GigaScience首次公布所有現生企鵝物種的基因組數據

“企鵝基因組聯盟”在開放獲取期刊GigaScience首次公布所有現生企鵝物種的基因組數據

“企鵝基因組聯盟”在開放獲取期刊GigaScience首次公布所有現生企鵝物種的基因組數據

“企鵝基因組聯盟”在開放獲取期刊GigaScience首次公布所有現生企鵝物種的基因組數據

“企鵝基因組聯盟”在開放獲取期刊GigaScience首次公布所有現生企鵝物種的基因組數據(CREDIT:Photo by Laurie Goodman)

(神秘的地球uux.cn報道)據EurekAlert!:“企鵝基因組聯盟”今天在開放獲取期刊GigaScience首次公布了所有現生企鵝物種的基因組數據。該聯盟由來自中國、丹麥、新西蘭、澳大利亞、阿根廷、南非、英國、美國和德國的研究人員組成。此次公布的數據包括19種全新的高覆蓋度企鵝基因組序列,加上先前已經發表在GigaScience 的2種企鵝基因組,目前所有現生企鵝物種的全基因組已經被完整解讀。該聯盟計劃通過對整個企鵝目開展比較基因組學研究,解釋企鵝物種演化過程和人類活動及氣候環境變化對企鵝種群的影響等重要基礎問題。

企鵝相比于其他鳥類,具有諸多特殊生理形態特征,不同企鵝物種之間展現了豐富的異質性。企鵝的分布范圍橫跨整個南半球:從地處赤道的加拉帕戈斯群島,到新西蘭溫帶海洋性氣候的森林,再到近南極島嶼的礁石,直至南極洲附近的海冰。從會飛的海鳥轉變為失去飛行能力的潛泳健將是企鵝的標志性演化特征。這一變化過程伴隨著大量的生理結構的變化,比如特化的前肢結構,更為光滑的皮膚表層,又短又硬的羽毛以及更為靈活的體溫調節系統是它們適應不同環境(從熱帶加拉帕戈斯群島到極冷的南極海冰)的生理基礎。

由于企鵝對環境和氣候的變化極其敏感,所以被比作“海洋中的金絲雀”。近幾十年來,許多企鵝種群的個體數量銳減,例如,帝企鵝的數量在短短30年內下降了88%。其他企鵝物種的境況也岌岌可危。氣候變暖、生境退化、海洋資源開發、漁業捕獲、環境污染以及外來捕食者的引入是企鵝個體數量不斷減少的重要原因。因此,企鵝成為許多生態系統監測研究的指示性物種。而獲得所有現生企鵝物種的高質量基因組圖譜則是了解種群數量下降原因的重要基礎數據。

來自新西蘭奧塔哥大學(University of Otago)的作者Theresa Cole說:“我們可以通過這些企鵝的基因組了解它們的種群歷史。該研究將為所有企鵝物種在極端氣候環境中的種群變化歷史提供新的數據信息,并可輔助預測未來氣候變化對企鵝種群演化趨勢的影響。這項研究還將有助于我們了解氣候變化對其他物種的影響,以幫助我們制定物種保育策略!

這21種企鵝的物種輻射演化模式與著名的達爾文地雀類似,可以為研究物種起源與分化的研究提供新的模式系統。該聯盟也在對近期滅絕的企鵝進行基因組測序,還對每個物種的多個個體進行了重測序和種群基因組學研究。

這項工作的通訊作者、來自哥本哈根大學、同時也是華大基因以及昆明動物研究所的張國捷教授說:“企鵝的祖先經歷了快速的輻射分化,期間大量的物種已經滅絕,最終形成了20多個現存物種。這些物種的演化過程與過去地球5000萬年以來的地質構造歷史及氣候變化密切相關。因此,企鵝的輻射分化是研究物種形成與環境作用關系的典型代表物種類群!

收集這些企鵝的高質量樣本極具挑戰,因為其中許多物種分布在地球上最不適宜生物居住和最偏遠的角落。而取樣的另一個挑戰來自于各國文化差異而非技術本身。在過去漫長的歷史里,許多地區的企鵝物種已經深深的融入當地民族的傳統文化里。為處理這一敏感問題,該聯盟與這些族群間建立了充分的信任,共同研究當地企鵝的歷史。

共同作者、新西蘭生態環保部的Bruce McKinlay強調說:“新西蘭的基因組研究目前正成為本國文化不可分離的新成分。企鵝在毛利文化中被稱為‘寶藏’(Taonga),本聯盟與當地族群進行了嚴格的協商才得以對這6個來自新西蘭的企鵝物種開展基因組測序。我們相信這些基因組信息將成為毛利文化的重要組成部分!

企鵝基因組聯盟計劃的目標不只是獲得高質量的企鵝基因組圖譜。這些基因組已經對企鵝生命之樹和進化歷史的重建,以及它們對南極洲適應性進化的模式研究帶來了非常有價值的成果。例如,該研究中的一個初步的系統發育樹分析表明企鵝多次適應南極洲的極端環境。

這21種企鵝的基因組數據只是萬里長征的第一步;企鵝基因組聯盟歡迎感興趣的研究者加入該聯盟,共同為目前正在進行的比較基因組學和進化基因組學研究作出貢獻。

雖然該研究尚在進行中,但前期的21種企鵝基因組數據已經可用,研究者要求計劃使用這些數據進行類似的種間比較的團隊遵循勞德代爾堡協定(Fort Lauderdale Agreement)和多倫多宣言(The Toronto statement)。

原文出處

Pan et al. High-coverage genomes to elucidate the evolution of penguins. 2019. GigaScience doi: http://dx.doi.org/10.1093/gigascience/giz117 (該鏈接于9月18日生效)

數據DOI

Pan H et al., (2019): High-coverage genomes of all extant penguin taxa GigaScience Database. http://dx.doi.org/10.5524/100649

該文章的臨時文件和無版權圖片的資料包請參見如下鏈接:http://bit.ly/2kf55IW

基金來源:This work was supported by the National Key R&D Program of China (MOST) grant and by the Science, Technology and Innovation Commission of Shenzhen Municipality. The Lundbeckfonden, Carlsbergfondet, the Villum Foundation, and by the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Science and an ERC Consolidator Grant.

聯系人:

GigaScience:

周紅玲

編輯,GigaScience,BGI
Tel: +86-17727963515
Email: hongling@gigasciencejournal.com

作者:

Theresa Cole: tesscole1990@gmail.com, +642102588235
張國捷: zhanggj@genomics.cn

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