7-2 客戶文章--附圖

目前已協助多領域科學家發表論文70余篇,影響因子累計超過600分。

外顯子組測序發表文章示例:

Identification of TRA2B-DNAH5 fusion as a novel oncogenic driver in human lung squamous cell carcinoma. Cell Res. 2016. (IF=14.812)

摘要:中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所研究組的最新研究成果發表在國際學術期刊Cell Research上,該研究鑒定出人肺鱗癌中一個新的致病融合基因TRA2B-DNAH5,并揭示了該致病基因的作用機制及潛在的治療藥物。
全球范圍內肺癌的發病率和死亡率高居不下。 非小細胞肺癌約占所有肺癌的80%左右,主要包括肺腺癌和肺鱗癌。對于肺癌的治療,與傳統的放療和化療相比,分子靶向治療是一種極具前景的治療方法,而這項治療技術的發展在極大程度上依賴于肺癌中致病基因的發現。隨著基因組學和測序技術的發展,越來越多的致病基因被鑒定。目前肺腺癌中致病基因圖譜已經比較清楚。季紅斌研究組一直致力于肺癌致病基因的鑒定,在前期工作中揭示了約90%非吸煙人群來源的肺腺癌中的關鍵致病基因圖譜,之前就通過外顯子芯片分析的方法,成功地在肺腺癌中鑒定了RET融合基因(Cell Res 2012)并發明了一種用于檢測RET融合基因的方法(ZL 2012 1 0069592.3)。相對而言,肺鱗癌致病基因的發現非常之少,這在很大程度上限制了肺鱗癌中分子靶向治療的發展。
在該研究中,首先通過外顯子芯片分析、5’RACE及測序的方法,在肺鱗癌樣本中成功地鑒定一個新的驅動基因:TRA2B-DNAH5融合基因。研究人員通過RT-PCR的方法對163例肺鱗癌樣本進行分析,發現其中5例 (3.1%)具有TRA2B-DNAH5融合基因。一系列功能研究結果表明,TRA2B-DNAH5融合基因是一個致病融合基因?;蒲芯糠⑾諸RA2B-DNAH5融合基因通過SIRT6-ERK1/2-MMP1 信號軸來促進肺鱗癌的惡性進展。裸鼠移植瘤模型的實驗結果揭示MEK1/2抑制劑Selumetinib可以有效抑制TRA2B-DNAH5融合基因的肺鱗癌惡性進展。Selumetinib已經在黑色素瘤臨床三期試驗中。該研究提示Selumetinib有可能成為靶向治療具有TRA2B-DNAH5融合基因的肺鱗癌患者的潛在藥物,為臨床上這類肺癌患者提供新的治療方案。

Exome sequencing identifies an MLL3 gene germ line mutation in a pedigree of colorectal cancer and acute myeloid leukemia. Blood.2013. (IF=13.164)

摘要:本文對癌癥家系中的4個患有不同癌癥的患者分別進行了外顯子測序,確定了位于7號染色體 MLL3基因的插入突變,產生了閱讀框的移位,導致密碼子提前停止,導致了癌癥的表型。這是有史以來第一個MLL3突變的家系報道,和其他證據一起證實了MLL3是一個關鍵的抑癌基因。另外,MLL3蛋白是組蛋白甲基化過程中起作用的酶,本文提示MLL3可能是一個很好的癌癥藥物靶點,另外也暗示了甲基化的平衡在癌癥中至關重要。

Whole exome sequencing identifies a novel DFNA9 mutation, C162Y. Clin Genet.2012. (IF=3.326)

摘要:該文章對來自中國家庭的常染色體顯性非綜合征的感覺神經聽力喪失進行了分析。本文使用新一代高通量測序技術,結合外顯子組捕獲測序和Sanger測 序,在中國近親家庭中發現了凝血因子同源物(COCH)基因中的一種新的錯義突變。該錯義突變位于凝血因子同源物的第七外顯子(c.889G>A; p.C162Y)上,這種錯義突變疾病在這個大家系中隨疾病表型分離,很可能導致遲發型耳聾。未來將會側重于這個突變的功能進行研究。

Mutations in proteasome subunit β type 8 cause chromic atypical neutrophilic dermatosis with lipodystrophy and elevated temperature with evidence of genetic and phenotypic heterogeneity. 2012

摘要:慢性非典型嗜中性皮病伴隨脂肪代謝障礙和體溫升高(CANDLE syndrome)是一種近期在兒童中發現的自發炎癥綜合征。本文中我們對9個CANDLE綜合征患者的臨床特征、遺傳因素和免疫調節異常進行了研究。所 有患者的基因組均進行了蛋白激酶β亞基8型進行了突變篩選。并對其中3個患者中血清的炎癥因子水平進行了測定。利用免疫組化技術對皮膚樣品進行了評估,分 別對4個和3個患者中的血液微陣列譜和STAT-1磷酸化進行了測定。1個患者在PSMB8基因中發生了一個純合新的無意突變 (c.405C>A),導致蛋白的截斷;4個患者發現了純合的與先前報道的錯意突變(c.224C>T),另外2個患者為雜合突變;有1個患 者在PSMB8基因中沒有突變發生。通過對750例健康對照序列測定表明沒有序列的改變。在4個相同的突變患者中,只有個患者具有相同的單體型,表明這是 一個突變熱點。PSMB8突變陽性和隱性患者的干擾素誘導蛋白10均表現高水平表達。單核細胞趨化蛋白1、白介素6和白介素1受體的拮抗體的水平均中等升 高。微陣列譜和單核白細胞STAT-1的激活表明這是一種獨特的IFN信號標志物,與其他自發炎癥疾病不同。CANDLE綜合征是由PSMB8突變導致 的,近期報道該基因在成人中導致JMP綜合征(關節攣縮、肌肉萎縮、小紅細胞性貧血和脂膜炎誘導的小兒發作性脂肪代謝障礙)。我們擴大了對該種新型自發炎 癥綜合征的臨床和病例描述,同時詳述了PSMB8相關疾病的臨床和遺傳疾病譜。IFN可能是炎癥反應的關鍵調節物,可能提供一個治療靶點。

空白全基因組重測序發表文章示例:

Resequencing of 243 diploid cotton accessions based on an updated A genome identifies the genetic basis of key agronomic traits.Nature Genetics.2018.(IF=27.959)

摘要:該研究結合群體遺傳學,全基因組關聯分析和分子生物學等技術,首次從基因組水平上明確了亞洲棉在中國的演化,遺傳多樣性和群體結構特征,獲得了一批重要性狀關聯的標記和基因,并發現抗枯萎病、生育期等性狀受到地理分化的選擇。研究者收集分布在不同棉區的230份亞洲棉和13份草棉材料,借助由Pacbio+Hi-C組裝的高質量亞洲棉參考基因組進行變異檢測,發掘了約1800萬個SNP標記,成功構建了棉花A基因組的高質量變異圖譜。通過群體結構變異分析發現亞洲棉在中國的傳播過程中逐漸形成了華南,黃河及長江流域三種生態型,同一生態型內部的材料在基因型上更為相似,說明亞洲棉在我國已形成獨特的生態型特征。聚類及馴化相關性狀分析均表明中國的亞洲棉可能最早來源于華南地區,從南往北逐漸擴散到長江和黃河流域。通過比較不同生態型群體之間的分化程度,共鑒定出163個遺傳分化區間,全基因組關聯分析發現與抗病性、產量和生育期等性狀相關位點位于遺傳分化區間中,成功揭示了人工選擇及生態地理對基因組的影響。該研究為深入解析亞洲棉在中國形成獨特生態型的遺傳適應機理,以及高效利用亞洲棉的優異性狀奠定了基礎。

Extensive intraspecific gene order and gene structural variations between Mo17 and other maize genomes.Nature genetics.2018.(IF=27.959)

摘要:該研究完成了雄性代表系Mo17的de novo基因組組裝,提供了一個重要的玉米種質的高質量參考基因組序列,鑒定的種內基因順序和基因結構變異應該對雜種優勢和基因組進化有影響。中國農業大學賴錦盛研究組報告通過PacBio單分子測序和BioNano光學圖譜技術組裝高質量的Mo17參考基因組。另外的參考基因組的產生為廣泛比較玉米中的種內基因組多樣性提供了前所未有的機會。通過比對B73和Mo17基因組,賴錦盛研究組發現9,867,466個SNP; 1,422,446個小插入/缺失(插入缺失,長度短于100bp);在兩個代表性的玉米基因組之間存在超過25MB的存在/不存在變異(PAV,長度超過500bp)序列。另外,比較基因組學分析揭示了廣泛的種內基因順序變異:大約10%的基因在B73和Mo17之間是相互非同源的。此外,與Mo17相比,超過20%的注釋基因在B73中具有突變或大結構變異。在PH207基因組與B73和Mo17基因組的比較中也觀察到這些大的基因順序和基因結構變異。

An intercross population study reveals genes associated with body size and plumage color in ducks.Nature Communications.2018.(IF=12.353)

摘要:本研究在北京鴨重要經濟性狀遺傳機制解析上取得重要進展,成功定位并解析北京鴨體格大小及羽色的主效基因。為系統解析北京鴨在品種改良過程的基因組變異機制,研究人員采用遠緣雜交方法,構建了大規模綠頭野鴨與北京鴨的雜交后代群體,并啟動了“千鴨X組”計劃,運用多組學技術,對1026只雜交二代個體及其祖代親本(40只綠頭野鴨、30只北京鴨)進行全基因組關聯分析和表達數量性狀基因座分析,最終成功定位了體格大小和羽色兩個關鍵經濟性狀的主效基因。此外,通過對綠頭野鴨、北京鴨和12個代表性地方品種家鴨的群體遺傳學分析發現,中國家鴨大約在1500年前由綠頭野鴨馴化而來,而北京鴨則是約700年前由南方家鴨持續定向培育的品種,這一結論為南方白色湖鴨在明朝遷都時期由大運河漕運至北京,并最終培育為北京鴨的假說提供了強有力的證據。

The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach. Nature Communications. 2018. (IF=11.329)

摘要:
【研究背景】
蟑螂,學名蜚蠊,地球上最古老的、也是與人類最接近的昆蟲種類之一,在中國有個家喻戶曉的名字——“打不死”的“小強”。在熱帶和亞熱帶地區,蟑螂肆意滋生,傳播致病微生物,危害公共健康。其實除了作為害蟲之外,蟑螂也具有藥用和經濟價值,在《本草綱目》和《神農本草經》等中醫百科中均有詳細記載,其乙醇提取物已被開發為處方藥用于傷口愈合和組織修復。
在所有的“居家”蟑螂中,美洲大蠊(也稱美洲蟑螂)體型最大,長度可達53毫米,具有快速生長,蛻皮后變態,高繁殖力和顯著的組織再生能力,可作為一個潛在的生物學研究模型。
華南師范大學生命科學學院和昆蟲科學與技術研究所李勝教授團隊與中科院上海植物生理生態研究所詹帥研究員等合作研究了美洲大蠊發育可塑性的基因組與功能詮釋,相關成果于2018年3月20日在《Nature》子刊《Nature Communications》上在線發表,并被作為同期Research Highlight重點推薦。
貝瑞基因有幸參與了其中的全基因組de novo測序分析及全轉錄組測序分析。

【研究策略】
選樣:
美洲大蠊(P. americana)
澳洲大蠊(P. australasiae)
黑胸大蠊(P. fuliginosa)

測序策略:
測序平臺:Illumina、PacBio
測序類型:
1、de novo測序 Illumina平臺獲得超過1Tb的數據,覆蓋度98-100%。
(1)美洲大蠊 P.americana 測序深度295X
組裝得到3.38Gb基因組序列(N50長度為333kb);
預測了21,336種蛋白質編碼基因,其中95%被檢測到表達;
進行了完整性評估,結果顯示基因組是高質量的。
(2)澳洲大蠊 P. australasiae 測序深度40X
(3)黑胸大蠊 P. fuliginosa 測序深度40X
2、全長轉錄組測序 PacBio平臺
插入片段為1-2Kb,2-3Kb和3-6Kb,三個獨立文庫共產生17.5Gb轉錄組測序數據。

生物學重復:所有實驗,至少進行三次生物重復,并且在每個生物重復中使用30只生物體。

【研究成果】
1、測序和組裝了3.38Gb的美洲大蠊基因組,并進行了注釋和分析;
2、對美洲大蠊進行了進化分析,發現美洲大蠊和白蟻的遺傳距離更接近,白蟻是由蟑螂演化而來;
3、從感受器家族、解毒系統和先天免疫與抗菌肽等方面研究和分析了蟑螂如何適應環境;
4、研究發現美洲大蠊蛻皮和變態發育的信號通路;
5、研究發現美洲大蠊可通過單性生殖來實現大量繁殖;
6、研究發現美洲大蠊強大的斷肢再生能力所依賴的信號通路和作用機制,以及未來將此應用于醫藥的可能性;
7、將美洲大蠊作為潛在生物學遺傳模型的可能性分析。

Control of grain size and weight by the OsMKKK10-OsMKK4-OsMAPK6 signaling pathway in rice.Molecular Plant.2018.(IF=8.827)

摘要:籽粒大小是決定作物產量的重要農藝性狀之一。然而,作物籽粒大小的調控機制仍不甚清楚。該研究發現,OsMKKK10-OsMKK4-OsMAPK6信號通路正調控水稻的籽粒大小和粒重。OsMKKK10的功能缺失導致水稻籽粒變小、粒重降低、穗變短以及植株半矮化;過表達組成活化型OsMKKK10(CA-OsMKKK10)可使得籽粒變大、粒重增加、穗變長以及植株增高。OsMKKK10能夠與OsMKK4相互作用并將其磷酸化。研究人員篩選出一個OsMKK4功能獲得性突變體(large11-1D),其籽粒變大,粒重增加。較之OsMKK4,large11-1D等位基因編碼的OsMKK4A227T具有更強的激酶活性。過表達組成活化型OsMKK4(OsMKK4-DD)也能夠形成大的水稻籽粒。進一步生化與遺傳分析揭示OsMKKK10、OsMKK4和OsMAPK6協同調控水稻籽粒大小。該研究結果揭示了OsMKKK10-OsMKK4-OsMAPK6級聯信號調控水稻籽粒大小和粒重的分子機制。

De novo assembly of a Chinese soybean genome.Science China-Life Science.2018.(IF=3.085)

摘要:目前廣泛采用的大豆參考基因組來源于一個美國品種Williams 82(Glycine_max_v2.0),但該單一品種的基因組并不能完全代表所有大豆的遺傳變異,特別是和美國地理距離遙遠具有明顯遺傳變異的亞洲品種。另外,在功能研究中發現該基因組存在多處組裝錯誤,影響了功能基因的定位挖掘。因此中國科學院遺傳與發育生物學研究所聯合中國科學技術大學、江蘇省農業科學院種質資源與生物技術研究所和北京貝瑞和康生物技術有限公司在Science China Life Science (《中國科學:生命科學》英文版)在線發表題為“De novo assembly of a Chinese soybean genome”的研究論文,報道了國審大豆品種“中黃13”的高質量基因組信息(Gmax_ZH13)及其注釋信息。
結合單分子實時測序(SMRT)、單分子光學圖譜(optical mapping)和高通量染色體構象捕獲技術(Hi-C),該研究團隊對Zhonghuang 13品種的基因組進行從頭組裝,最終得到1.025 Gb的基因組序列,包含20條染色體和1條葉綠體。該基因組contigN50為3.46 Mb,scaffold N50 為51.87 Mb,是目前基因組連續性最好的植物基因組之一。進一步分析表明,Gmax_ZH13和Williams 82基因組之間存在著大量的遺傳變異(圖1),包括1,404個易位事件、161個倒位事件、1,233個倒位易位事件,以及在Gmax_ZH13中出現的505,506個小插入/缺失(1-99 bp)和17,409個大插入/缺失(>=100 bp)。
此外,該團隊整合大量轉錄組數據為Gmax_ZH13基因注釋基因構建了一個完整的基因共表達網絡。通過已報道控制大豆開花時間的基因與新定位的QTL或GWAS區間內候選基因的共表達關系,對新定位區間內控制該性狀的基因進行更精確地篩選,得到26個可能控制大豆開花時間的基因,并利用自然群體遺傳變異和表型差異的關聯對其中部分基因進行了驗證(圖2),這為重要農藝性狀基因的挖掘提供了新的思路。Gmax_ZH13基因組的發表為大豆基礎研究提供了非常重要的資源,為國產優異大豆品種的培育奠定了堅實的基礎。

The evolutionay road from wild moth to domestic silkworm.Nature Ecology and Evolution.2018.

摘要:該研究從中國、歐洲、日本和印度收集了137種不同品種的家蠶進行分析,確定家蠶是在5000年前從中國野桑蠶祖先單一馴化而來,馴化后三眠品系是最先分化的一個組,然后家蠶在連接中國、南亞和歐洲的古絲綢之路沿路上曾出現過幾次擴散,并隨后在中國和日本形成了特有的優良品種。研究通過人工選擇信號分析,發現氮營養尤其是氨基酸代謝對于家蠶進化過程中繭絲量的提升發揮著重要作用;生物鐘節律基因對于家蠶馴化及地方適應性具有一定的作用。利用大規?;蜃槭葑試?,該研究還首次將全基因組聯合分析(GWAS)應用于家蠶重要性狀的定位,證實了該方法的可行性和科學性,并對一些重要抗性位點進行了定位。這些結果為家蠶育種及功能基因組學研究提供了系統的數據資源和參考依據,為后續深入開展繭絲生物學、節律分子機制等研究提供了重要線索。

NOG1 increases grain production in rice. Nature Communications. 2017. (IF=11.329)

摘要:水稻穗粒數是決定水稻產量的關鍵因素。中國農業大學孫傳清和譚祿賓團隊克隆了水稻穗粒數相關基因NUMBER OF GRAINS 1 (NOG1),該基因可增加水稻穗粒數而對穗數、開花期、結實率、粒重等其他產量相關性狀沒有負面影響,該研究結果。
研究人員利用包含野生稻血緣的導入系SIL176與多粒品種Guichao 2構建的遺傳連鎖圖克隆了一個控制水稻穗粒數的QTL位點NOG1。進一步分析表明,該位點包含一個編碼烯酰-CoA水合酶/異構酶蛋白(enoyl-CoA hydratase/isomerase)的基因。穗粒數較多的Guichao 2等水稻栽培品種中,NOG1基因啟動子區域中包含兩個拷貝的12bp片段;而在穗粒數較少的野生稻中,NOG1啟動子區域只含有一個拷貝的12bp片段。多出的12bp片段插入增加了NGO1基因的表達,最終導致了栽培品種穗粒數的增加。
研究人員證實,增加NOG1基因可以極大提高水稻的穗粒數和產量。其中,中花17(一個12bp片段)可增產25.8%,特青(兩個12bp片段)可增產19.5%。
該基因的發現不僅增加了我們對水稻產量調控分子機理的理解,也為培育高產水稻品種提供了新的基因資源。

A natural tandem array alleviates epigenetic repression of IPA1 and leads to superior yielding rice. Nature Communications. 2017. (IF=11.329)

摘要:中科院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組與中國科學院植物生理生態研究所何祖華研究組等合作,利用超級稻品種甬優12的原始育種品系,通過圖位克隆的方法,克隆了調控株型的主效位點qWS8/ipa1-2D,該位點位于IPA1基因上游的一段大片段三元串聯重復序列,這一基因組結構變異導致了IPA1啟動子區甲基化水平降低,IPA1基因表達量上升,從而使植株出現理想株型的表型,并同時具有適當的分蘗數。根據基因組重測序結果,推測該新位點大約上世紀60年度起源于我國東南沿海。
進一步研究表明,IPA1對株型有著精細的劑量調控效應,利用IPA1的不同等位位點,實現IPA1的適度表達是形成大穗、適當分蘗和粗稈抗倒理想株型的關鍵。利用ipa1(現定名為ipa1-1d )及ipa1-2d新位點,與嘉興農科院合作育成了嘉優中科系列品種,增產效果顯著,實現了超級稻新品種的分子設計育種。該研究為今后水稻理想株型的分子設計育種提供了重要遺傳資源和技術途徑,并為進一步解析水稻株型精細調控機理和水稻新品種設計培育奠定了基礎。這一研究結果公布在3月20日的Nature Communications雜志上。

Genome-wide association studies dissect the genetic networks underlying agronomical traits in soybean. Genome Biology. 2017. (IF=11.12)

摘要:中國科學院遺傳與發育生物學研究所田志喜團隊采用GWAS分析,解析了大豆的復雜農藝性狀之間的遺傳調控網絡。具體研究思路如下:
1、809份材料組成的自然群體
考慮到高低緯度對性狀差異的影響,設置了不同緯度種植,整合兩年三點的表型數據。表型共測量84個性狀,包括45個形態方面的表型,和39個品質方面的表型(通過GC-MS測量)。
2、全基因組關聯分析解析84個性狀
84個性狀表型具有不同的分布規律(正態分布、偏斜分布、嚴重偏斜分布,case vs control分布)。將809份材料的表型隨機打亂進行置換檢驗,對四種分布設置不同的顯著閾值進行主要顯著關聯位點挑選。共在54個性狀中檢測到150個顯著關聯的位點區域(SAL)。
3、位點(基因座)間的上位性效應分析
不同基因間的相互作用普遍存在,前人研究發現GWAS分析時互作的基因中一個基因檢測到一個很強的顯著信號,會掩蓋掉與之相互作用的基因的信號。因此根據強顯著信號的等位基因類型,將材料分成兩個亞群,分別進行GWAS分析,在某種等位基因類型下可以檢測到與之互作的基因的顯著信號。
根據不同基因互作的研究思路,將之前檢測到的所有的顯著信號根據等位基因類型分成兩個亞群分別進行GWAS,結合置換檢驗,挑選兩次關聯的顯著關聯信號。
4、脂肪酸含量的遺傳解析
大豆是一個重要的油料作物,前人研究發現3個控制脂肪酸合成的基因,本研究的油脂相關性狀的顯著關聯信號檢測到5個脂肪酸合成的相關基因以及6個油脂合成的相關基因,這14個基因在不同等位基因之間均存在顯著的差異。
研究發現高含油量等位基因的積累與總脂肪酸含量成正比;其次,分析了高低緯度之間的總脂肪酸含量,結果發現總脂肪酸含量在高緯度材料中積累更多,高含油量等位基因類型在高緯度材料中積累更多。
5、性狀之間遺傳網絡的構建
84個性狀共分為7大類,性狀之間相關性分析表明不同類型的性狀之間存在顯著相關。將顯著關聯信號定位于基因組上,發現不同性狀顯著信號存在共定位。
GWAS結果在57個性狀檢測到245個顯著信號區域(SAL),用這些SAL及其對應的性狀構建性狀間的遺傳調控網絡。性狀與顯著信號之間直接關聯,信號與信號直接通過inter-LD關聯。結果發現同一類的性狀趨于聚在一起,一些顯著信號與多個性狀相關聯,因此探索了這些區域是存在一因多效還是緊密連鎖。結果發現是一因多效的作用。

A PP2C-1 Allele Underlying a Quantitative Trait Locus Enhances Soybean 100- Seed Weight. Molecular Plant. 2017. (IF=7.142)

摘要:大豆是我國重要的糧食作物和經濟作物,是植物蛋白和油分的重要來源。百粒重是大豆產量的重要構成因子,因此是大豆育種的重要目標性狀。盡管大豆百粒重種質資源篩選和遺傳研究工作開始很早,但有關大豆百粒重基因的克隆,種子形成的分子機制等研究尚不清楚。中國科學院遺傳與發育生物學研究所張勁松研究員和陳受宜研究員領導的研究團隊與黑龍江省農科院大豆所滿為群研究員和耕作所來永才研究員團隊等合作,在Molecular Plant發表了研究論文,首次克隆了大豆百粒重QTL基因大豆磷酸酶2C(PP2C-1),揭示了基因功能,并鑒定了優異等位變異。功能分析發現,該基因的優異等位變異PP2C-1能與油菜素內酯BR信號通路的轉錄因子如GmBZR1等相互作用,通過去磷酸化從而激活這些轉錄因子,促進下游控制種子大小的基因表達以提高粒重。后續研究可以將PP2C-1基因型通過雜交導入到不含該位點的大豆品種中,從而提高產量潛力,對于大豆育種具有重要意義。

Natural Variation in the Promoter of GSE5 Contributes to Grain Size Diversity in Rice.Molecular Plant. 2017. (IF=7.142)

摘要:中國科學院遺傳與發育生物學研究所李云海研究組與中國水稻研究所錢前研究組和中國科學院植物研究所的葛頌研究組合作的一篇研究論文在線發表在國際著名學術雜志《Cell》子刊《Molecular Plant》雜志。該研究揭示了水稻種子大小研究進展。李云海研究組的助理研究員段朋根和博士后徐勁松為該論文的共同第一作者,李云海研究員為論文通訊作者。
水稻是我國的主要糧食作物之一,其產量主要由粒重、穗粒數和有效穗數決定。因此水稻的籽粒大小影響著水稻的產量。水稻育種家正在利用籽粒大小自然變異改良水稻產量和品質。目前已經克隆了一些控制水稻籽粒大小的重要基因,但水稻籽粒大小調控的分子機理仍不清楚,且只有很少幾個籽粒大小基因的等位變異已被育種家廣泛利用。
研究通過對102份秈稻品種進行基因組測序,對籽粒大小進行表型分析,通過全基因組關聯分析和基因表達分析,定位到一個控制??淼墓丶啃宰次壞鉍SE5。通過基因表達分析、基因敲除和轉基因功能互補驗證等方法證明GSE5基因在不同水稻品種間的差異表達是造成??聿鉅斕鬧饕?。研究發現部分秈稻品種GSE5啟動子有950堿基缺失(DEL1),大部分粳稻品種GSE5啟動子有1.2kb缺失(DEL2),DEL1和DEL2降低了GSE5表達量,從而導致籽粒變寬。在46.1%的秈稻品種中, GSE5啟動子含有DEL1和367 bp 插入,而81.3%的粳稻品種GSE5啟動子含有DEL2。研究表明秈稻品種中DEL1和粳稻品種中的DEL2均造成GSE5基因表達量的下降,導致??碓黽?。運用CRISPR/Cas9技術敲除GSE5基因可以使籽粒進一步變寬、粒重增加。相反,GSE5過表達植株種子細長。GSE5通過影響種子的細胞數目來控制籽??磯?。現代栽培稻是通過普通野生稻進化而來,對不同地區普通野生稻GSE5的序列分析表明,現代栽培稻中GSE5的不同單倍型是從不同的野生稻選育而來。該研究闡明了秈稻品種間和秈粳亞種之間??聿鉅斕姆腫右糯?,有望進一步利用GSE5基因改良水稻籽粒大小和產量,對于水稻高產育種具有重大意義。

Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2 . 2016. (IF=34.67)

Qin Wang, Zecheng Zuo,et al.,Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2.Science 21 Oct 2016: Vol. 354, Issue 6310, pp. 343-347 DOI: 10.1126/science.aaf9030
摘要:研究首次解析了植物藍光受體原初光反應的分子機制,為未來提高農林作物光合作用效率,精準調控農林作物花期等農業生產關鍵技術的開發利用提供重要的理論基礎,對我國乃至全球農業的基礎研究具有重要意義,標志著福建農林大學在光信號傳導研究方面取得了重大突破,并在該研究領域處于國際領先水平。
福建農林大學科學家的研究證明了植物隱花色素的光誘導蛋白質二聚化反應為其原初光反應的關鍵步驟,同時發現了隱花色素的二聚化反應受到兩個隱花色素抑制因子(BIC)的調控以決定植物光受體的活性與信號強弱, 進而調控光合作用、光形態建成、以及開花時間等植物生長發育進程。該研究同時發現人類隱花色素也具有二聚化反應。

Resequencing 302 wild and cuultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybea. Nat Biotechnol. 2015. (IF=41.5)

摘要:本文對302份代表性大豆種質進行了深度重測序(≥11x)和基因組分析,結果表明大豆在馴化和改良過程中遺傳多態性明顯降低,暗示大豆具有明顯的選擇瓶頸效應。利用XP-CLR方法在馴化階段(野生大豆 —> 農家種)鑒定出121個強選擇信號,在品種改良階段(農家種 —> 栽培品種)鑒定出109個強選擇信號。為了明確這些選擇信號所對應的性狀,對種子大小、種皮顏色、生長習性、油含量等性狀做了全基因組關聯(GWAS)分析,找出一系列顯著關聯位點。進而把選擇信號、GWAS信號以及前人研究的油含量QTLs相整合,發現很多選擇信號和油相關的性狀有關,說明大豆產油性狀受人工選擇較多,形成復雜的網絡系統共同調控油的代謝,從而引起不同種質油相關性狀的變異。研究還定位了一些重要農藝性狀的調控位點,并且明確了一些基因在區域化選擇中的作用,例如控制花周期的E1,控制生長習性的Dt1,控制絨毛顏色的T 等。這為大豆重要農藝性狀調控網絡的研究奠定了重要基礎。

Development and application of a set of breeder-friendly SNP markers for genetic analyses and molecular breeding of rice. Theor Appl Genet. 2011. (IF=4.132)

摘要:SNP是植物基因組中存在最廣泛的DNA標記。在本研究中,利用2個秈稻品種明恢63和珍汕97間的54,465 SNPs,以及明恢63和日本晴間的20,705 SNPs,我們發現并利用PCR和Sanger測序證實了1,633個分布較好的SNPs。在這些SNPs中,對來源于全球22個水稻國家的300個代表 性水稻自交系中進一步分析其遺傳多樣性篩選到了372個SNPs。利用這一組SNPs,我們能夠揭示熟知的秈稻-粳稻亞種特異性差異以及秈粳稻的地域差 異。此外,我們的SNP結果揭示了秈粳稻品種中不同水稻染色體的單體型多樣性中的一些共同和差異模式,該研究結果提示在水稻馴化和進化過程中,不同進化力 可能在水稻基因組的特定區域起作用。結果證實這些SNPs在涉及秈-粳和粳-粳的水稻分子育種研究中可以作為大范圍基因分型中用作錨定SNPs。

空白轉錄組測序發表文章示例:

Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development. 2018. Nature Cell Biology. (IF=20.060)

摘要:
H3K9me3是一種常見的抑制性組蛋白修飾,主要與異染色質的形成有關,在成體細胞中大量存在于逆轉座子及部分基因啟動子區域,通常被認為是細胞間命運轉換的壁壘。前期研究發現在iPS細胞誘導及體細胞核移植(SCNT)的過程中人為去除H3K9me3修飾,可以極大的提高重編程效率。2018年4月23日,同濟大學高紹榮教授和張勇教授課題組再次合作,在Nature Cell Biology雜志在線發表題為“Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development”的文章。首次在全基因組水平上揭示了小鼠植入前及植入后胚胎發育過程中異染色質修飾H3K9me3的建立過程,并闡釋了異染色質修飾H3K9me3對于植入前胚胎中逆轉座子 (Retro-transposons) 沉默起到的重要作用。

The genomic and functional landscapes of developmental plasticity in the American cockroach. Nature Communications. 2018. (IF=11.329)

摘要:
【研究背景】
蟑螂,學名蜚蠊,地球上最古老的、也是與人類最接近的昆蟲種類之一,在中國有個家喻戶曉的名字——“打不死”的“小強”。在熱帶和亞熱帶地區,蟑螂肆意滋生,傳播致病微生物,危害公共健康。其實除了作為害蟲之外,蟑螂也具有藥用和經濟價值,在《本草綱目》和《神農本草經》等中醫百科中均有詳細記載,其乙醇提取物已被開發為處方藥用于傷口愈合和組織修復。
在所有的“居家”蟑螂中,美洲大蠊(也稱美洲蟑螂)體型最大,長度可達53毫米,具有快速生長,蛻皮后變態,高繁殖力和顯著的組織再生能力,可作為一個潛在的生物學研究模型。
華南師范大學生命科學學院和昆蟲科學與技術研究所李勝教授團隊與中科院上海植物生理生態研究所詹帥研究員等合作研究了美洲大蠊發育可塑性的基因組與功能詮釋,相關成果于2018年3月20日在《Nature》子刊《Nature Communications》上在線發表,并被作為同期Research Highlight重點推薦。
貝瑞基因有幸參與了其中的全基因組de novo測序分析及全轉錄組測序分析。

【研究策略】
選樣:
美洲大蠊(P. americana)
澳洲大蠊(P. australasiae)
黑胸大蠊(P. fuliginosa)

測序策略:
測序平臺:Illumina、PacBio
測序類型:
1、de novo測序 Illumina平臺獲得超過1Tb的數據,覆蓋度98-100%。
(1)美洲大蠊 P.americana 測序深度295X
組裝得到3.38Gb基因組序列(N50長度為333kb);
預測了21,336種蛋白質編碼基因,其中95%被檢測到表達;
進行了完整性評估,結果顯示基因組是高質量的。
(2)澳洲大蠊 P. australasiae 測序深度40X
(3)黑胸大蠊 P. fuliginosa 測序深度40X
2、全長轉錄組測序 PacBio平臺
插入片段為1-2Kb,2-3Kb和3-6Kb,三個獨立文庫共產生17.5Gb轉錄組測序數據。

生物學重復:所有實驗,至少進行三次生物重復,并且在每個生物重復中使用30只生物體。

【研究成果】
1、測序和組裝了3.38Gb的美洲大蠊基因組,并進行了注釋和分析;
2、對美洲大蠊進行了進化分析,發現美洲大蠊和白蟻的遺傳距離更接近,白蟻是由蟑螂演化而來;
3、從感受器家族、解毒系統和先天免疫與抗菌肽等方面研究和分析了蟑螂如何適應環境;
4、研究發現美洲大蠊蛻皮和變態發育的信號通路;
5、研究發現美洲大蠊可通過單性生殖來實現大量繁殖;
6、研究發現美洲大蠊強大的斷肢再生能力所依賴的信號通路和作用機制,以及未來將此應用于醫藥的可能性;
7、將美洲大蠊作為潛在生物學遺傳模型的可能性分析。

Photoactivation and inactivation of Arabidopsis cryptochrome 2. Science. (2016) (IF=34.661)

摘要:福建農林大學,加州大學洛杉磯分校,吉林大學研究人員聯合發表的這篇文章,首次解析了生物最古老的光受體之一——隱花色素的工作機制,確定了隱花色素在不同光信號下的活性表現,為未來提高農林作物光合作用效率,精準調控農林作物花期等農業生產關鍵技術的開發利用提供重要的理論基礎。盡管看似被動,但植物會相互發動戰爭,使自己比競爭者更快速地生長并吸收陽光。如果一株植物被另一株所遮蔽,它會失去生存所必需的陽光。為了躲避這種致命的遮蔽,植物具有一些光感受器,在遭到其他植物遮蔽的威脅時可以拉響內部警報。它們的感受器可以檢測紅光和藍光耗盡來區別附近侵犯的植物。

The metabolic ER stress sensor IRE1α suppresses alternative activation of macrophages and impairs energy expenditure in obesity. Nature Immunology. 2017. (IF=19.381)

摘要:國際學術權威刊物自然出版集團旗下、免疫學領域頂級期刊《Nature Immunology》雜志上在線發表了武漢大學生命科學學院劉勇課題組和中國科學院上海生命科學研究院營養科學研究所段勝仲研究組合作的研究成果。研究工作揭示了內質網應激感應蛋白IRE1α通過調控巨噬細胞的極性活化影響機體的能量平衡,在肥胖與相關代謝疾病的發生發展中發揮重要的功能。

巨噬細胞介導的慢性炎癥是肥胖誘發胰島素抵抗與2型糖尿病的關鍵環節。在代謝正常的脂肪組織中,存在大量處于替代性激活(又稱M2極性激活)狀態的巨噬細胞,通過抑制炎癥的作用參與維持脂肪組織的胰島素敏感性和代謝功能;而在營養過剩與肥胖發生過程中,白色脂肪組織中駐有大量侵潤的處于經典激活(又稱M1極性激活)狀態的巨噬細胞,通過分泌各種炎性因子促進代謝性炎癥的發生。在肥胖病人的代謝組織包括脂肪組織中,又同時呈現炎癥與內質網應激(ER stress)并存的狀況。真核細胞中,當內質網難以承擔未折疊蛋白負荷或脂質代謝發生異常時,都會導致內質網應激,激活三條經典的未折疊蛋白響應(UPR,Unfolded Protein Response)通路,其中包括進化上高度保守的內質網應激感應分子IRE1通路。IRE1α是定位于內質網的跨膜蛋白,具有蛋白激酶與核酸內切酶的雙重活性,能夠在多種組織細胞中感應機體營養狀況的變化,因此可能在能量平衡調節與代謝紊亂的發生發展中扮演重要的角色。

為了解析IRE1α通路與肥胖引發的內質網應激及代謝性炎癥之間的機制關聯,研究人員構建了在髓性細胞(包括巨噬細胞)中特異敲除IRE1α的小鼠模型。在生理學水平上的研究發現,在高脂喂養條件下,髓性細胞中缺失IRE1α的小鼠能夠通過增強棕色脂肪和米色脂肪的產熱活性,抵御高脂誘導下肥胖的發生;同時該小鼠的胰島素抵抗、高脂血癥和脂肪肝等代謝紊亂癥狀明顯改善。此外,伴隨高脂喂養發生的M1巨噬細胞在白色脂肪中的侵潤明顯減少,而M2巨噬細胞卻明顯增多。進一步研究顯示,巨噬細胞中IRE1α的缺失能夠促進皮下白色脂肪的棕色化,進而增強機體產熱消耗能量的能力。這些研究結果表明,在營養過剩狀況下,IRE1α能夠阻遏巨噬細胞的M2極性活化,進而誘發脂肪組織炎癥、降低能量消耗,從而在破壞機體能量平衡的過程中發揮關鍵的作用;而特異性抑制巨噬細胞中的IRE1α通路,對于肥胖、胰島素抵抗與2型糖尿病等代謝疾病的防治具有重要的轉化潛力。

Class I histone deacetylases are major histone decrotonylases evidence for critical and broad function of histone crotonylation in transcription. Cell Research. 2017. (IF=14.812)

摘要:華東師范大學生命科學學院、上海市調控生物學重點實驗室翁杰敏課題組在Cell Research雜志上在線發表的研究性論文,系統的證明了Ⅰ型組蛋白去乙?;福℉DAC)是細胞中關鍵的組蛋白去巴豆?;?。其次,他們首次獲得了喪失去乙?;富钚緣A裊巳グ投輥;富钚緣腍DAC1和HDAC3突變體。通過利用這類突變體他們發現在不影響組蛋白乙?;奘蔚奶跫氯コ櫚鞍裝投輥;芄惴閡種蘋蟣澩?,首次表明巴豆?;確且陰;奘臥謐嫉骺刂鋅贍芫哂泄惴旱賾胍陰;壞韌鬧匾饔?。

Codon-resolution analysis reveals a direct and context-dependent impact of individual synonymous mutations on mRNA level. Molecular Biology & Evolution , 2017. (IF=13.93)

摘要:密碼子使用偏倚(CUB)是指觀察到同義密碼子在基因組中不同時使用。 CUB在更高度表達的基因中更強,這種現象通常通過對這些基因之間翻譯準確性和/或效率的更強的自然選擇來解釋。然而,如果CUB在mRNA水平調節基因表達,這種現象也可能發生,直到最近還沒有測試過該假說。在這里,我們嘗試使用編碼綠色熒光蛋白(GFP)的異源基因的3,556個同義變體和內源基因TDH3的523個同義變體來量化酵母中mRNA水平的同義突變的影響。正如我們的其他實驗所建議的,我們發現這些同義變體中的mRNA水平與CUB呈正相關,證明了CUB在調節轉錄物濃度中的直接作用,可能通過調節mRNA降解速率。更重要的是,我們量化了單個同義突變對mRNA水平的影響,發現它們依賴于1)CUB和2)mRNA二級結構,兩者都在近端序列背景下。我們的研究揭示了同義密碼子使用的多效性效應,并為CUB和基因表達水平之間的眾所周知的相關性提供了額外的解釋。

Trans-splicing enhances translational efficiency in C. elegans.Genome Research. 2017. (IF=11.88)

摘要:基因在翻譯水平受到廣泛的調控。5’UTR 參與翻譯的起始,被認為是翻譯調控的關鍵元件。由于高通量改造基因 5’UTR 序列的實驗仍存在困難,因此 5’UTR 對翻譯的調控機制仍不清楚。線蟲的反式剪接可以改變 70% 內源基因的 5’UTR 長度,所以是研究該科學問題的天然實驗體系。中國科學院遺傳與發育生物學研究所錢文峰研究組發表了題為“Trans-splicing enhances translational efficiency in C. elegans”的文章,揭示了 5’UTR 調控翻譯的分子機制,為進一步研究翻譯水平的調控奠定了基礎。

Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species. Nature Communications, 2017. (IF=11.329)

摘要:山東農業大學付道林教授領銜的科研團隊在太谷核不育小麥研究方面取得重大突破,成功克隆太谷核不育基因并對其機理進行了探討,為將來實現小麥等作物的雜交制種創造了條件。4月28日,國際著名學術期刊《自然通訊》(Nature Communications)以《小麥Ms2基因編碼的稀有蛋白導致禾本科植物的雄性不育》(Wheat Ms2 encodes for an orphan protein that confers male sterility in grass species)為題發表了他們的研究成果。小麥圖位克隆成敗的關鍵取決于能否建立目標基因所在區域的物理圖譜。為此,付道林團隊投資構建了“矮敗魯麥15”的基因組人工染色體文庫,該文庫包括大約70.6萬個單克隆,覆蓋普通小麥基因組5倍左右,是目前我國現存質量較好的普通小麥基因組人工染色體文庫。他們還利用Ms2區域的特異標記,篩選并獲得了8個陽性克隆,成功建立了Ms2區域的物理圖譜,分離到太谷核不育Ms2基因,并通過反向遺傳學驗證了該基因的功能。研究人員還發現,該基因只在減數分裂時期的敗育花藥組織表達,其特異的時空表達模式受到一個反轉錄轉座子(Taigu)的調控。進化分析顯示,Ms2基因屬于小麥族特有的進化產物,只在粗山羊草(Aegilops tauschii)和普通小麥等部分小麥族物種出現。遺傳轉化實驗表明,Ms2不僅可以導致小麥雄性不育,也可以在大麥和短柄草(Brachypoidum)中引起雄性不育的表型。由此說明,Ms2不僅可以在小麥育種或生產中發揮重要作用,也很有可能在其他作物育種中具有重要意義。

MYC2 orchestrates a hierarchical transcriptional cascade that regulates jasmonate-mediated plant immunity in tomato. The Plant Cell,2017. (IF=9.251)

摘要:在植物免疫中起作用的激素茉莉酮酸酯(JA)通過觸發植物中全基因組轉錄重編程來調節對病原體感染和昆蟲攻擊的抗性。我們表明,番茄(Solanum lycopersicum)中的基本螺旋 – 環 – 螺旋轉錄因子(TF)MYC2在JA受體的下游起作用以協調JA介導的傷害和病原體應答的激活。使用染色質免疫沉淀測序(ChIP-seq)結合RNA測序(RNA-seq)測定,我們鑒定了655個MYC2靶向的JA響應基因。這些基因高度富集與TF相關的基因本體論類別和對JA的早期反應,表明MYC2在高等級水平上起作用以調節JA介導的基因轉錄。我們還鑒定了一組可以直接調節JA誘導的晚期防御基因轉錄的MYC2靶向的TF(MTF)。我們的研究結果表明,MYC2及其下游MTF在JA介導的植物免疫中啟動和擴增轉錄產物時形成等級轉錄級聯。作為概念證明,我們表明,在植物對壞死病原體Botrytis cinerea的抗性中,MYC2和MTF JA2-Like(JA2L)形成優先調節傷害響應基因的轉錄???,而MYC2和MTF ETHYLENE RESPONSE FACTOR.C3 (ERF.C3)形成優先調節病原體應答基因的轉錄組件。

Mediator subunit MED25 links the jasmonate receptor to transcriptionally active chromatin.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017. (IF=8.56)

摘要:來自中科院遺傳與發育生物學研究所的研究人員發表了題為“The Arabidopsis Mediator Subunit MED25 Differentially Regulates Jasmonate and Abscisic Acid Signaling through Interacting with the MYC2 and ABI5 Transcription Factors”的文章,揭示了擬南芥轉錄中介體復合物在茉莉酸信號途徑中的功能及作用機理,這一研究成果公布在Plant Cell雜志上。
轉錄中介體 (Mediator)是由多個在進化上高度保守的亞基組成的蛋白復合物。在基因轉錄過程中,轉錄中介體分別與基因特異的轉錄因子和RNA聚合酶II相互作用,廣泛參與二者之間的信息傳遞,被稱為真核生物基因轉錄的中央控制器。
在植物激素信號轉導研究中,人們主要關注激素特異的轉錄因子的作用,但對于轉錄中介體的功能及作用機理所知甚少。在這篇文章中,研究人員揭示了擬南芥轉錄中介體復合物在茉莉酸信號途徑中的功能及作用機理。
MYC2是茉莉酸信號通路的核心轉錄因子,調控茉莉酸反應的多個方面,包括根生長、機械受傷反應和抗病反應等。遺傳學研究表明,擬南芥轉錄中介體的一個亞基MED25是茉莉酸信號途徑的正向調控元件,MED25突變后影響了MYC2的功能及茉莉酸誘導的基因表達。一系列生化證據表明,在茉莉酸信號轉導過程中,MED25以茉莉酸依賴的方式被募集到MYC2靶標基因的啟動子區域,特異性地與MYC2的轉錄激活區相互作用并正向影響其轉錄調控功能。
更深入的研究表明,在茉莉酸誘導的基因轉錄過程中,MED25的一個重要作用是把RNA聚合酶II及相關的轉錄輔助因子招募到MYC2靶標基因的啟動子區域,進而精細調節MYC2的轉錄調控活性。該研究同時發現,MED25通過與轉錄因子ABI5相互作用負向調控脫落酸介導的基因表達。令人感興趣的是,MED25對脫落酸信號通路的影響是通過負向調控ABI5蛋白的降解過程實現的。
這項研究表明,作為轉錄中介體的一個亞基,MED25能夠和多種信號途徑的轉錄因子相互作用,從而以截然不同的方式調控不同植物激素的信號轉導。這些發現為深入認識植物激素的轉錄調控機理提供了一個新的切入點。

空白
單細胞轉錄組測序發表文章示例:

Inference of differentiation time for single cell transcriptomes using cell population reference data.Nature Communications. 2017. (IF=12.124)

摘要:中國科學院上海生命科學研究院(人口健康領域)馬普計算生物學伙伴研究所韓敬東研究組,中科院生物化學與細胞生物學研究所景乃禾研究組,與清華大學沈沁研究組合作發表在Nature Communications上的論文。該研究通過開發計算工具包(iCpSc)用于整合單細胞和群體細胞轉錄組數據,來預測細胞分化過程中單細胞的分化時間和路徑,并通過基因調控網絡分析尋找重要調控因子和信號通路。
單細胞轉錄組測序技術作為強大的方法應用于分析發育和重編程過程的細胞異質性。分析細胞間異質性的關鍵目標就是尋找未知的細胞狀態或重構細胞譜系的發育軌跡。單細胞轉錄組數據中可能會包含一些生物或非生物的干擾因子(如細胞周期),現有的計算生物學分析方法往往需要先根據分析人員的判斷去除這些因子。
在很多情況下,細胞周期調控對發育和細胞分化起重要作用,比如G1和M期的長短調控神經細胞命運決定。研究表明,在小鼠胚胎發育中,神經發育是分步調控的過程。近年的研究闡明較多參與神經命運決定的分子和信號通路,然而,是否有其他因子以及這些因子如何相互作用調控神經命運決定尚未確定。
曾有研究表明,通過體外培養小鼠胚胎干細胞,神經細胞可以分步被誘導產生,并很好的模擬體內神經分化的過程。在該研究中,科研人員通過開發一種計算工具包(iCpSc)用于整合單細胞和群體細胞轉錄組數據,來預測細胞分化過程中單細胞的分化時間和路徑,通過在模擬數據集和文獻數據集中測試表明iCpSc的優勢。為進一步檢驗這一方法的有效性,研究人員采用研究小鼠神經分化的體外誘導模型,在非常密集的時間點中選取8個具有代表性的時間點,產生單細胞轉錄組和相應的群體細胞轉錄組數據,利用iCpSc預測每個單細胞的分化時間和路徑。之后,運用相關分析得到分化相關基因(“timer” genes),并發現細胞周期調控因子富集在其中。通過構建基因調控網絡找到協調細胞周期和神經細胞分化的關鍵調控基因。最后,通過對Fyn進行CRISPR/Cas9基因敲除實驗和小分子抑制劑實驗,驗證Fyn和M期在控制神經細胞分化時間中的作用。

Spatial transcriptomic analysis of cryosectioned tissue samples with Geo-seq. Nature Protocol. 2017. (IF=9.646)

摘要:近日,國際學術期刊Nature Protocols在線發表了中國科學院上海生命科學研究院景乃禾研究組的最新研究成果Spatial transcriptomic analysis of cryosectioned tissue samples with Geo-seq。該研究工作建立了一種可以獲得具有空間位置信息的少量細胞轉錄組圖譜的技術方法。近年來,單細胞測序技術迅速發展,使得研究細胞之間的異質性成為可能。然而,目前單細胞測序的方法均會丟失細胞在體內原有的位置信息,而對某些研究領域如發育生物學、腫瘤生物學而言,細胞來源的位置信息十分關鍵。該研究團隊通過整合與優化單細胞測序和激光顯微切割技術,構建了一種能夠獲得少量細胞轉錄組信息、同時保留細胞原有位置信息的測序方法:Geo-seq。
Geo-seq是一種高效、高分辨率的空間轉錄組分析方案,既可用于轉錄圖譜的三維重建,也可用于研究具有特殊結構的少量組織或細胞的轉錄組信息。利用Geo-seq技術,景乃禾課題組繪制了小鼠早期胚胎原腸運動中期精細的三維分子圖譜,并揭示了小鼠細胞譜系藍圖建立過程中的空間轉錄組特征、轉錄因子和信號通路調控網絡,相關工作發表在2016年的Developmental Cell雜志上。此外,Geo-seq技術也已成功應用于小鼠大腦發育、肝臟腫瘤學以及人的精子發育等研究中。該研究工作是與中科院馬普學會計算生物學伙伴研究所韓敬東研究組以及澳大利亞悉尼大學教授Patrick Tam合作完成。