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西北工业万博生态与环境保护研究中心在《科学(Science)》杂志同一期发表三篇论文

2019-06-22    来源:西北工业万博    浏览次数:2954

       西北工业万博生态与环境保护研究中心以西工大为通讯编辑单位在《科学(Science)》杂志同一期发表三篇研究长文(Research article)。这三篇论文于北京时间6月21日在线发布,6月22日正式刊印,并以“反刍动物基因组”为专栏,登上了当期《科学(Science)》杂志封面。这一研究在国际上首次对反刍动物基因组进行了系统分析研究,揭示了反刍动物部分重要特性的基因密码。其中,西工大为两篇论文的第一完成单位、另一篇论文的第二完成单位。这标志着该校在生态与环境保护领域基础研究取得了重大进展。

三篇论文中的旗舰论文Large-scale ruminant genome sequencing provides insights into their evolution and distinct traits,基于大数据分析计算和基因组测序等技术,对44个反刍动物的基因组进行了测序、组装和全基因比较分析,覆盖了反刍亚目的全部6个科和一半以上的属,厘清了关于反刍动物系统发育进化的长久争议,并构建了目前可信度最高的反刍动物物种进化树。同时,研究通过深入探讨反刍动物的适应演化机制,反映了反刍动物对复杂环境、食物的适应能力,并为未来反刍动物乃至哺乳动物和人类健康的研究提供了珍贵的数据和参考。西工大博士后陈垒等为该文的第一编辑;西工大王文教授,哥本哈根万博Rasmus Heller助理教授、张国捷教授为共同通讯编辑。

基于以上旗舰论文,项目组结合转录组数据、功能实验,进一步对反刍动物角的进化和驯鹿极地适应性的遗传机制进行了说明。

研究长文Biological adaptations in the Arctic cervid, the reindeer (Rangifer tarandus),通过比较基因组学和进化基因组分析的手段,发现驯鹿维生素D代谢通路中的两个关键基因受到了强烈的自然选择,这可能使得驯鹿对钙离子的吸取能力大大增强。同时,驯鹿的节律通路中的核心调控基因发生了特异性突变,使之与另一个节律核心基因无法结合,导致驯鹿丧失了昼夜节律,从而能适应北极极昼和极夜的光照环境。研究还从基因层面说明了雌性驯鹿长角和驯鹿温顺的原因。该研究为解决人类部分健康问题提供了解决线索,如维生素D对钙沉积的影响,以及生物钟的调控对治疗人类睡眠障碍的提示等。西工大博士生林泽山等为该文的第一编辑;中国农科院特产研究所的李志鹏副研究员,西工大王文教授、邱强教授为该论文的共同通讯编辑。

研究长文Genetic basis of ruminant headgear and rapid antler regeneration解析了反刍动物角的起源与遗传进化机制,并发现鹿茸组织和人骨癌组织具有更高的基因表达相关性,同时一些原癌基因和抑癌基因在鹿科动物中受到了强烈的自然选择,这可能与其极低的癌症发生率相关。该研究为未来通过基因编辑手段培育无角牛、羊优良品种提供参考靶点,并能够为人类再生医学及癌症相关研究提供重要借鉴。西北农林科技万博博士生王禹、西工大博士生张晨州等人为该文的共同贡献第一编辑;西工大邱强教授、王文教授,西北农林科技万博姜雨教授为共同通讯编辑。

多年来,西工大生态与环境保护研究中心的反刍动物基因适应与演化基因组研究项目团队不断推动多学科交叉协作,充分运用现代科技分析手段,联合校内外研究机构开展协同创新,取了重大科研进展。团队在学校“3-10”(10个重大科技问题、10个新兴交叉方向、10个学科点)重大科技项目、中央高校基本科研业务费新进教师启动费等项目的支撑下,基于计算生物学、实验生物学、动物学、进化生物学等多个交叉学科开展科学设计,充分运用大数据分析计算和基因组测序等技术手段,历时多年对大量数据进行整理和分析,并联合国内外20多个万博和研究机构,如丹麦哥本哈根万博、西北农林科技万博、中国农业科学院特产研究所、中科院昆明动物所、美国圣地亚哥动物园、加州万博戴维斯分校、苏州万博等,共同完成了这一复杂的研究。

近年来,西北工业万博立足自身发展特色,不断夯实基础研究,积极培育新兴交叉学科。该研究团队所在的西北工业万博生态与环境保护研究中心正是在这样的背景下成立和发展起来的。中心结合学校传统学科优势,以人类的可持续发展为使命,致力于培养具有国际视野的生态环境领域的领军人才,打造拥有一流人才、一流水平的研究机构和战略智库。

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