我国科学家成功构建出栉孔扇贝高密度物理图谱 |
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2011-12-23 11:00:00 水产养殖网 出处：国家自然科学基金委员
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国家自然科学基金委员会 胡景杰 陈领 任晓峰
栉孔扇贝（Chlamys farreri Jones et Preston）是我国最重要的海水养殖品种之一，主要分布于山东及辽宁沿海，闭壳肌大，肉质鲜美，其产量曾达到我国养殖贝类总产量的80%。然而自1996年以来，频繁的大规模死亡严重地制约了扇贝养殖业的发展。如何准确地了解扇贝的基因组特点，深入解析其重要经济质量和数量性状的分子机制，快速挖掘扇贝优良性状相关基因，开发优质、高产、抗病抗逆的扇贝新品种，是非常重要并且具有挑战性的研究课题。
自人类基因组计划完成以来，我国水产生物的基因组研究蓬勃开展，特别是2010年牡蛎、半滑舌鳎等基因组序列图谱绘制宣告完成，标志我国水产生物基因组研究进入了一个全新的阶段。然而对于一些基因组庞大、结构复杂的物种来说，单独依靠新一代高通量测序（NGS）技术难以解决那些存在大范围的重复序列和高度杂合的基因组的测序和组装问题，需要提供额外的锚定位点去跨越长片段重复及高杂合的区域。物理图谱，特别是基于限制性片段指纹的BAC克隆重叠群物理图谱，可以提供这些位点辅助基因组序列组装。此外，物理图谱和遗传图谱的整合也是实现数量性状（QTLs）定位和图位克隆最有效和最经济的一种手段。另外，通过比较多种物理图谱数据，可以发现不同物种间基因组的同线性(synteny)或共线性(collinearity)，这对阐明新基因的结构功能、基因间的关系以及分子系统进化过程等都具有重要的意义。
2007年，中国科学院海洋研究所相建海研究员获得国家自然基金重点项目“栉孔扇贝高密度物理图谱建立及与遗传图谱的整合”的资助。研究团队经过四年不懈的努力，构建了两个栉孔扇贝细菌人工染色体（BAC）文库，自主开发了Fingerprinting试剂盒，使用实验室所拥有的ABI3130xl基因分析仪获得了81,408个BAC克隆的特异性酶切指纹，经过一系列图谱组装，最终成功构建出栉孔扇贝高密度物理图谱，这是我国海水养殖动物的第一个物理图谱。该图谱主要由3,696 条contigs组成，包含了63,641个BAC克隆，平均contig长度为490 kb，覆盖扇贝基因组约1.5倍；同时图谱上锚定有10,587个BAC末端序列和167个分子标记，其中27个标记同时存在于已有的遗传连锁图谱上，初步实现了遗传图谱和物理图谱的整合；另外有6个与免疫相关的重要功能基因被定位到该物理图谱上。研究人员通过overgo杂交、BAC-FISH和PCR扫描等方法，对图谱的组装质量进行了一系列评估，证明该物理图谱具有高度的可靠性。其结果已提交到NCBI数据库中，实现数据共享；由于该物种是我国的地方特有种，相信我国科学家能最大程度加以利用。
该研究工作最近以张晓军博士为第一作者、相建海研究员作为通讯作者发表在国际著名学术期刊《公共科学图书馆—综合》（PLoS ONE）上。PLoS ONE的执行编辑和审稿专家在对该研究的评价意见中指出: “这是扇贝基因组的第一个物理图谱，包含了大量的BAC末端序列和分子标记；鉴于栉孔扇贝基因组相对较大，这个物理图谱为将来的基因组测序和安装提供了一个重要的平台和大量的锚定位点，该图谱在很多方面将会大大加速此类重要物种的基因组、遗传学和育种研究”, “文章行文流畅，方法可靠，结果描述清晰”。
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