真菌基因组学研究进展

<正>真菌为低等真核生物,种类庞大而多样。据估计,全世界约有真菌150万种,已被描述的约8万种(Kirk et al.2001)。真菌在自然界分布广泛,存在于土壤、水、空气和生物体内外,与人类生产和生活有着非常密切的关系。许多真菌在自然界的碳素和氮素循环中起主要作用,参与淀粉、纤维素、木质素等     

医学真菌基因组学研究进展(上)

近年来,一系列重要医学致病真菌全基因组数据陆续被公布,使人类对这些致病菌的认识提高到全新水平.本文在回溯医学真菌基因组学和基因组测序技术发展历程、综述其发展现状及应用的基础上,再分别介绍重要医学真菌全基因组测序的进展.     

基于高通量测序的群体基因组学——植物病原真菌研究新方向

群体基因组学能够从全基因组水平揭示种群结构与进化、物种形成、适应性机制等。随着高通量技术的不断发展,基因组测序成本不断降低,大规模测序已成为可能。近几年被全基因组测序的真菌数量迅速增加,极大地促进了真菌群体基因组学的发展,加深了人们对植物病原真菌起源、遗传多样性、选择作用、致病性、毒力因子、杀菌剂抗药性、寄主专化型等生物学特性的认识。本文简要介绍了植物病原真菌的全基因测序以及比较基因组学的研究进展,重点综述了基于高通量测序的病原真菌群体基因组学的最新研究动态。群体基因组学将成为植物病原真菌一个新的研究方向。     

饲草基因组学研究进展

相比于粮食作物,饲草基因组学研究严重滞后,限制了饲草重要农艺性状解析以及分子设计育种的进程。近年来,随着对饲草需求的增加、测序成本的大幅降低以及测序和组装技术的快速发展,许多重要饲草的基因组已被测序和分析。该文综述了豆科、禾本科和莎草科18种饲草的基因组学研究进展,并展望了饲草基因组研究未来的方向。     

弯曲菌基因组学的研究进展

弯曲菌是世界范围内引起细菌性胃肠炎疾病的重要人兽共患病原菌,对公众健康造成严重威胁,其流行、传播、扩散的复杂性与基因组的高变异有关.全基因组测序(WGS)是一种基于基因水平的快速简便工具,可快速准确地进行物种鉴定、分析不同个体基因组间的差异、预测细菌耐药和毒力基因以及预测种群演化模型等.本文旨在对近年来全基因组测序在弯...     

真菌群体基因组学研究进展

近年来,随着第二代高通量测序技术的出现和发展,测序成本不断降低,完成全基因组测序的真菌物种迅速增加。以大规模测序为基础的群体基因组学,也逐渐应用于解析真菌的群体结构、物种形成、种群分化和位点特异性效应。本文综述了群体基因组学在工业真菌、病原真菌、食用真菌、共生真菌及其在表型性状遗传基础解析中的研究进展,并对其今后的发展方向进行了展望。     

粘细菌基因组学研究进展

粘细菌(Myxobacteria)隶属于δ变形菌纲(Deltaproteobacteria)的粘球菌目(Myxococcales),是一类革兰氏阴性杆状细菌。它是继放线菌和真菌之后又一重要的活性次级代谢产物产生菌,尽管如此,由于分离纯化困难,粘细菌的研究进展一直较为缓慢。随着测序技术的进步和生物信息学的应用,大量粘细菌基因组被完成测序和报道。本文对粘细菌研究意义及该类资源开发价值、分离培养存在的困难进行了阐述,对粘细菌基因组注释及目前已测菌株的全基因组进行了归纳总结,同时介绍了基因组学在粘细菌生态、捕食机制、子实体形成以及次级代谢产物合成方面的研究进展。本文有助于了解基因组学在粘细菌研究中的重要价值,为联合应用多组学技术深入研究粘细菌代谢机制和社会性行为提供了参考,对粘细菌基础研究、资源发掘和开发利用具有重要意义。     

叶绿体系统发育基因组学的研究进展

系统发育基因组学是由系统发育研究和基因组学相结合产生的一门崭新的交叉学科。近年来,在植物系统发育研究中,基于叶绿体基因组的系统发育基因组学研究优势渐显端倪,为一些分类困难类群的系统学问题提出了解决方案,但同时也存在某些问题。本文结合近年来叶绿体系统发育基因组学研究中的一些典型实例,讨论了叶绿体系统发育基因组学在植物系统关系重建中的价值和应用前景,并针对其存在问题进行了探讨,其中也涉及了新一代测序技术对叶绿体系统发育基因组学的影响。     

真菌降解木质纤维素的功能基因组学研究进展

木质纤维素利用的核心问题之一是生物质的降解,即如何将生物质由高聚大分子降解为可发酵的小分子糖,又称为糖化。自然界中向胞外大量分泌降解生物质酶类的微生物主要是真菌,研究真菌木质纤维素降解途径的分子机理对生物质的综合利用意义重大,是木质纤维素能否实现全面生物炼制的关键之一。以下将针对真菌降解木质纤维素的研究进展,特别是对利用功能基因组学所取得的进展进行评述。     

植物古基因组学研究进展

植物古基因组学是基因组学一个新兴分支,从现存物种中重建其祖先基因组,推断在古历史中导致形成现存物种的进化或物种形成事件。高通量测序技术的不断革新使测序读长更长、更准确,加快了植物参考基因组序列的组装进程,为古基因组学研究提供了大批量可靠的现存物种的基因组序列资源。全基因组复制(whole-genome duplication, WGD)亦称古多倍化,使植物基因组快速重组,丢失大量基因,增加结构变异,对植物进化极其重要。本文综述了植物基因组测序与组装研究进展、植物古基因组学的原理、植物基因组WGD事件以及植物祖先基因组进化场景,并对未来植物古基因组学研究进行了展望。     

中国基因组学研究进展与发展态势

20 世纪 90 年代初,以完成人类基因组全序列测定和注释为核心任务的人类基因组计划在美国的领导下兴起．自1999年中国加入人类基因组计划到现在的10年时间里,中国基因组学得到了快速的发展,建立了先进的基因组学技术平台,并出色完成了多项重大基因组科学研究项目,对我国生命科学各个领域的发展产生了重要影响．结合我国基因组学研究现状,《中国科学C辑·生命科学》(Sci China Ser C-Life Sci) 2009年第1期发表了中国基因组学专题,综述了基因组测序、分型,功能基因检测技术和生物信息学分析技术,以及肝癌、免疫和环境与工业微生物的基因组学研究等方面的研究工作．     

几丁质合酶在人类致病真菌中的研究进展

抑制真菌细胞壁的合成常作为防治真菌感染的安全有效手段。几丁质是真菌细胞壁及隔膜的重要结构成分，几丁质合酶是催化几丁质合成的关键酶。真菌细胞中几丁质合酶家族的不同成员在调控几丁质的合成中存在着差异，因此产生不同的生物学效应。本文通过综述几丁质合酶在人体三大条件致病真菌白色念珠菌、烟曲霉、新生隐球菌中的研究进展，分析了几丁质合酶对真菌致病性影响的机制，总结了几丁质合酶调控真菌细胞增殖、形态转换、病原菌与宿主的相互作用和细胞壁损伤诱导的补偿效应，展望了抗真菌感染的新策略及关于真菌几丁质合酶的未来研究方向。     

基于元基因组学数据集的海洋微生物多样性分析

通过对海洋13个样品元基因组数据的BLAsT搜索,筛选到了16s rRNA基因序列1600条,18s RNA基因序列61条。分类结果显示,细菌在海岸、公开海域深层海水和表层海水3种海洋环境类型中都占优势,其相对百分比分别为98%、59%和91%。相比于海岸和公开海域表层海水,公开海域深层海水中古生菌和Deltaproteobacteria所占的相对含量较高,各31%和27%。海岸检测到的古生菌主要为Euryarcheata,公开海域深层海水检测到的古生菌主要为Crenarchaaeota(93%为与氨氧化相关的MGI纲)。结果表明,氨氧化相关古生菌在深海生态系统中的作用可能较大。     

基于高通量测序的植物群体基因组学研究进展

作为群体遗传学一种新的表现形式,群体基因组学是将基因组概念和技术与群体遗传学理论体系相结合,通过覆盖全基因组范围内的多态位点的分布式样推测位点特异性效应和全基因组效应,从而提升人们对微进化的理解。近年来,随着第二代高通量测序技术的出现和改进,完成基因组测序的植物种类迅速增加,大规模的重测序也随之开展。与此同时,在一些尚未完成基因组测序的植物物种中,也开展了一些平行测序。这些重测序和平行测序极大地促进了群体基因组学的发展,加深了人们对相关植物种群在基因组水平上的遗传多样性、连锁不平衡水平、选择作用、群体历史及复杂性状的分子机理等群体基因组学方面的认识。本文简要介绍了群体基因组学的概念、研究方法等,重点综述了基于高通量测序的植物群体基因组学的研究动态,展望了植物群体基因组学的发展前景并讨论了存在的问题,以期为相关研究提供借鉴和参考。     

基因组学在中国——从计划到实践的10年

在国家人类基因组南方研究中心成立10周年之际,我们集中发表一些与基因组研究相关的综述．抛砖引玉,为的是集思广益,探索基因组学今后在中国的发展方向和趋势．     

真菌的多向耐药性ABC转运蛋白

真菌的多向耐药性ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporters)是导致多药耐药性和抗真菌药物治疗效果明显下降的主要原因。文章对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和主要致病真菌白色假丝酵母(Candida albicans)、新型隐球酵母(Cryptococcus neoformans)和烟曲霉(Aspergillus fumigatus)中的多向耐药性ABC转运蛋白的种类、药物外排机制以及基因表达调控网络的研究进展作一综述,为深入了解真菌的多向耐药性机制以及探讨克服多向耐药性的策略和提高药效提供参考。     

一株嗜酸硫杆菌M4-422-6的分离及其全基因组测序和比较基因组学分析

【目的】开展具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌属(Acidithiobacillus)的分离及其比较基因组学分析,不仅可以丰富硫氧化细菌菌种资源,而且有助于加深理解嗜酸硫杆菌的分子进化与生态适应机制。【方法】利用以硫代硫酸钠为唯一能源的培养基分离具有硫氧化能力的细菌;利用Illumina HiSeq X和Oxford Nanopore测序平台对一株嗜酸硫杆菌M4-422-6进行全基因组测序;利用相关生物信息学分析软件对原始数据进行组装和基因组注释,并与一株亲缘关系最近的菌株Igneacidithiobacillus copahuensis VAN18-1进行比较基因组学分析。【结果】分离获得一株具有硫氧化能力的嗜酸硫杆菌M4-422-6。基因组注释结果显示,菌株M4-422-6基因组由1个染色体和2个质粒组成,基因组大小为2 917 823 bp,G+C含量为58.54%,共编码2 925个蛋白。16S rRNA基因和基因组系统发育树显示,菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种。功能基因注释结果显示,菌株Acidithiobacillus sp. M4-422-6拥有与菌株特性相关的众多基因,包括硫氧化相关基因、CO₂固定相关基因和耐酸相关基因。比较基因组学分析发现,虽然菌株M4-422-6与VAN18-1的亲缘关系最近,但两者仍拥有众多的差异基因,主要包括噬菌体抗性相关基因和移动元件编码基因。【结论】菌株M4-422-6代表嗜酸硫杆菌属的一个潜在新种,该菌株具有同种内菌株所不具有的特有基因,并据此推测嗜酸硫杆菌种内分化可归因于对特定生态位的适应。     

基于测序技术的畜禽基因组学研究进展

人类通过数千年的驯化和近代以来有计划性的育种,形成了当今多样化的畜禽品种,从而提供丰富的动物源性蛋白满足人类需求。在过去的100年里,数量遗传学应用于动物育种领域引发了畜禽育种技术的革命,但畜禽机体遗传发育体系相当复杂,一些性状仍然难以通过基于系谱的育种值进行高效选育,遗传潜能尚未充分发掘。人类基因组计划带来的理念和技术极大促进了畜禽基因组学的发展,使得人们可以从全基因组水平精准定位功能变异,挖掘功能元件的生物学意义,为畜禽分子设计育种提供重要的理论基础。本文对近10年来猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)、牦牛(Bos grunniens)、山羊(Capra hircus)、绵羊(Ovis aries)、鸡(Gallus gallus)、鸭(Anas platyrhynchos)和鹅(Anser cygnoides)等主要畜禽的基因组学研究进展进行综述,分别从参考基因组构建和群体基因组学分析两个方面进行论述,并对畜禽基因组未来的研究工作进行了展望。     

我国植物病原真菌最新研究进展——植物病原真菌专刊序言

本期《菌物学报》"植物病原真菌专刊"刊登了12篇文章,其中关于病原真菌种类调查、鉴定及形态描述的文章5篇,病原真菌检测与检疫的文章2篇,病原真菌种群结构的文章2篇,基因组学研究进展的文章3篇。本期内容基本体现了我国植物病原真菌研究的最新进展,对今后的植物病原菌形态分类、分子分析和基因组学研究都具有重要的参考价值。