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中国科学家新年新突破,两项成果揭示比目鱼性别决定机制及底栖适应机制
来自中国水产科学研究院黄海水产研究所、深圳华大基因研究院、哥本哈根大学、德国维尔茨堡大学、法国农业科学研究院和新加坡国立大学等单位的科研人员成功破译了迄今为止首个比目鱼——半滑舌鳎全基因组序列图谱,揭示了半滑舌鳎性染色体起源机制和比目鱼底栖适应的分子机制,同时为后续半滑舌鳎的遗传改良、新品种培育奠定基础,该成果于2014年2月2日发表在《自然•遗传》(Nature Genetics)上。此外,研究人员还揭示了半滑舌鳎温度控制下的性别逆转现象的表观遗传调控机制,并发现了在这种表观遗传调控下的性别逆转的稳定遗传现象,该成果也同时在线发表于《基因组学研究》(Genome Research)。 高等生物的性别决定机制和性染色体的起源和进化一直是生物学界的研究热点。半滑舌鳎(Cynoglossus semiliaevis)是中国特有的名贵经济海水鱼类,属于近海温水性底层鱼类。半滑舌鳎拥有一套特殊的性别决定机制,既可以由基因型所控制,也会受到培养温度的调控。正常情况下其具有ZW/ZZ性染色体系统,雌性具有巨大的异形性染色体(W染色体)。然而当具有雌性染色体的幼鱼在高温环境下培育却会定向地发育为具有生育功能的雄鱼。有趣的是,这些诱变的雄鱼所产下的所有具有W染色体的后代在正常情况培育下也会发育为雄鱼。因此该物种具有非常特殊的性别决定系统,是研究两种性别决定机制分子基础绝佳模型。 在本研究中,科研人员对半滑舌鳎雌雄鱼分别进行了高深度全基因组测序、从头(de novo)组装和分析。通过性染色体在雌雄鱼基因组测序覆盖深度的不同,并结合高密度遗传连锁图谱(SSR和SNP),构建了Z染色体的精细图谱和对应的W染色体序列图谱。基于ZW同源基因推测的半滑舌鳎性染色体形成时间约为3000万年前,相对于哺乳类和鸟类已经进化了上亿年的性染色体来说,还非常年轻。有趣的是,半滑舌鳎的性染色体和鸟类的性染色体都是ZW系统,它们各自独立的由同一套常染色体进化而来,属于趋同进化现象。另外,研究人员利用半滑舌鳎性逆转个体的遗传特性,推断出半滑舌鳎的Z染色体在其性别决定过程中起着主导作用,而且Z染色体连锁的dmrt1基因同鸟类的性别决定基因(dmrt1)一样,表现出性别决定基因的表达特性。 半滑舌鳎虽然具有性染色体,然而其性别并不完全由遗传决定,同时也受到外界环境的影响。研究人员发现,半滑舌鳎的雌性个体在自然发育过程中约有14%能性逆转为雄性(称为伪雄鱼),而如果在发育早期用高温诱导可使雌鱼的性逆转率达到73%。更为有趣的是,伪雄鱼能跟正常雌鱼交配产生后代,但后代的雌鱼几乎全部会自发性逆转成伪雄鱼。对于遗传和环境因素是如何相互作用来决定性别,目前还知之甚少。在本研究中,研究人员对半滑舌鳎正常雄鱼(ZZ)、伪雄鱼(ZW)、正常雌鱼(ZW),以及伪雄鱼和正常雌鱼交配产生的子一代伪雄鱼(ZW)和雌鱼(ZW)的性腺进行全基因组DNA甲基化和转录组的比较分析,发现正常雌鱼性逆转成伪雄鱼之后,全基因组的DNA甲基化模型几乎变得跟正常雄鱼一模一样。而且,性逆转后发生的甲基化改变,显著富集于跟性别决定通路有关的基因。另外,通过对亲本和子代样品进行比较,研究人员发现亲本伪雄鱼相对于雌鱼发生的甲基化改变,能够被后代继承,这可能解释了为什么伪雄鱼后代不需要温度诱导就能自然发生性逆转。对于性别主要由性染色体来决定物种来说,性逆转后的个体会遇到性染色体剂量不平衡问题。例如,半滑舌鳎的伪雄鱼(ZW),相对于正常雄鱼(ZZ),少了一条Z染色体,同时又多出了一条包含雌性特异基因的W染色体。如何解决性染色体剂量不平衡的问题是一个物种能否发生性逆转的关键。研究人员发现,伪雄鱼的Z染色体并没有发生全局的剂量补偿,而是存在一个局部的剂量补偿区域。该区域中的基因表达量几乎跟正常雄鱼持平,而且该区域富集甲基化位点以及存在跟精子发生相关的基因。对于伪雄鱼中W染色体,其上面很多基因仍在活跃地表达着,研究人员推测这些W基因的表达很可能在一定程度上补偿了伪雄鱼部分Z基因的剂量不足。但是W上的雌性特异基因(如figla)在伪雄鱼中却被甲基化调控巧妙的拟制了。综上所述,研究人员认为DNA甲基化调控对于半滑舌鳎的性别逆转有着多方面的重要作用。 从浮游生活到底栖生活是比目鱼早期变态发育的一个重要特征,它涉及到一系列的生物和表型特性,包括眼睛偏转、内脏器官移位、身体颜色变化、光感受能力以及其他方面的变化。在本研究中,科研人员从基因组和转录组水平出发,发现半滑舌鳎变态发育前后差异表达基因富集于底栖适应性相关的性状上,并筛选到可能与变态发育相关的15个正选择基因。此外,研究发现,暗视觉相关视椎蛋白(rh1)和长波敏感视杆蛋白(lws1)在底栖状态表达上调,而中波敏感视杆蛋白(rh2)在浮游状态表达上调,表现出对底栖生活的适应性。通过比较不同鱼类视觉相关基因,科研人员发现半滑舌鳎晶状体结构相关基因(crybb2和crybb3)发生了特异性丢失,另外3个晶状体结构相关基因则演变为假基因,表现出明显的视觉退化现象。而作为可能的补偿措施,半滑舌鳎具备强大的侧线器官以及形成了特异的感觉器官-乳头状突起。 主导这一项目的深圳国家基因库基因组生物多样性课题组负责人、华大基因张国捷博士表示:“性别的形成是生物进化过程中的一次飞跃性的变化,对增强物种适应性具有重要意义。然而我们目前对性别如何决定了解仍然非常有限。高等脊椎动物的性别决定非常复杂。温度诱导的性别决定系统在高等脊椎动物里广泛存在,研究这一过程中的分子机制对我们理解基因与环境互作的机制以及生物多样性产生具有重要的启示意义”。2014-02-02 00:00:00.0
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老挝科技部携手华大基因举行生物技术社会发展现状与前景国际研讨会
2014年1月24日,值华大基因2013年年终会议在老挝万象成功闭幕之际,老挝科技部携手华大基因举行生物技术社会发展现状与前景国际研讨会,并广邀老挝科研教育机构的领导和专家参与。 老挝科技部副部长Houmphanh INTHARATH致开幕词并主持研讨会,华大基因主席杨焕明院士作主题演讲。联合国教科文组织高级官员、华大基因高级顾问Prof. Frederick C. DUBEE、丹麦奥胡斯大学教授 Lars Bolund, 加拿大阿尔伯塔大学教授Gane Ka-shu Wong、《GigaScience》主编Laurie GOODMEN、Complete Genomics负责人 Radoje DRMANAC、华大基因人力资源总监杨爽、华大基因研究院助理院长易鑫及战略规划委员会靳大卫等结合华大基因的发展历程,从基因组学与生命科学基础研究、疾病研究、医疗诊断、农业与育种、生物产业等不同方面介绍了生物经济时代的前景和应用情况。老挝科技部Biotechnology and Ecology Institute(BEI)的专家也全面介绍了老挝生物科技发展现状。2014-01-25 00:00:00.0
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2014年华大基因——红岭中学冬令营活动圆满结束
2014年1月24日下午,历时5天在华大基因举行的“2013年华大基因——红岭中学第二届冬令营活动”圆满结束。20位红岭中学高中生们与参与冬令营活动的老师们欢聚一堂,举行了轻松愉快的闭营仪式。华大基因学院学历教育负责人彭凤琴、红岭中学张桂花老师等出席了仪式。 闭营仪式正式开始前,同学们共同观看了由华大基因学院制作的照片回顾了五天冬令营活动的精彩过程。照片记录了同学们操作实验、聆听讲座的过程,风格诙谐幽默,引来了同学们的阵阵笑声和掌声。 随后,红岭中学张桂花老师在讲话中表示,华大基因给同学们提供了很好的体验平台,在这短暂的5天里,同学们收获了知识、技能与友谊。张桂花老师勉励同学们在今后的学习生活中,多参加实践体验,丰富自己。随后,彭凤琴老师对同学们的未来提出了希冀,鼓励同学们在学习生活中体验“读、写、玩”,并欢迎、期待大家今后以多种方式关注或加入华大基因,共创生命科学的美好未来。 学生代表与大家分享了他们在活动中的收获。不管是在科普讲座上慷慨激昂的辩论探讨,还是在参观学习中赞叹生命的神奇,抑或是是在实验操作中收获成功的喜悦,“快乐”、“收获”和“感谢”是同学们提到最多也是最真实的感受。“2014年华大基因——红岭中学冬令营活动”在优秀营员授奖仪式中圆满结束。2014-01-24 00:00:00.0
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孟加拉Lal Teer畜牧科技公司联合华大基因成功绘制水牛基因组图谱 助力增强肉类及奶制品质量及安全
2014年1月24日,孟加拉Lal Teer畜牧科技公司(孟加拉Lal Teer种业科技公司的联营公司,以下简称“Lal Teer”)与华大基因联合宣布水牛基因组图谱绘制完成。该项科研成果将为深入了解水牛这一物种的起源、驯化过程及其品种选育等奠定重要的遗传学基础。 水牛,也叫印度水牛,是一种大的偶蹄动物,因其巨大的经济价值,被称为“黑金”(Black Gold)。驯养的水牛在亚洲非常普遍,是肉、角、皮和奶制品生产的重要来源。世界上共有168百万头水牛,提供了超过世界5%的牛奶,是东南亚地区的主要农用动力之一。考虑到水牛的重要性以及改良水牛品种迫切需要基因组相关的研究,Lal Teer携手华大基因于2012年三月份启动了水牛全基因组合作项目。 如今,水牛基因组图谱已被绘制完成,其基因组大小约为2.77Gb,略小于人类基因组,共有21,550个编码基因。同时,研究人员将水牛基因组与牛、马、熊猫、猪、狗等哺乳动物基因组进行了比较,并构建出水牛的进化树。而正在进行的个性化分析,将更进一步地解析水牛这一物种的生物学特质,为选育水牛优良品种、实现产业转化奠定基础。 华大基因董事长汪建教授指出:“我们非常高兴同Lal Teer畜牧科技公司共同解密这一重要物种,华大基因致力于用基因组技术造福人类,我们已经完成了包括水稻、玉米、大豆、马铃薯、木豆、猪、山羊在内的许多重要农业物种的测序工作。今后华大基因仍将再接再厉,以更好地应对粮食短缺及食品安全所带来的挑战,造福全球百姓。” “在华大基因的协作下,我们很高兴能成功完成水牛基因组图谱绘制的工作。”Lal Teer负责人Tafsir Mohammed Awal先生指出,“该研究将为增强及确保孟加拉以及其他发展中国家的营养及食品安全奠定重要的基础。” 关于孟加拉Lal teer种业科技公司 孟加拉Lal teer种业科技公司成立于1995年,主要从事畜牧和农作物种子科研、生产、加工、营销等业务于一体的高科技种业企业。目前该公司已成为孟加拉国内最大的同类公司并正在积极与亚洲尤其是南亚国家开展国际合作。在15年的时间内Lal teer发布了54个杂交品种和60个高产品种。现在Lal teer的种子出口到世界许多国家,Lal teer的种子涉及各种作物,包括水稻,玉米,小麦,油及豆类和棉花。之后,Lal teer建立动物养殖企业并于2010年命名为Lal teer畜牧科技公司——愿景是通过提升畜牧业生产的可持续发展达到最大生产力而成为畜牧业中的先驱。该公司拥有一支具有30多年经验、技术精湛的管理团队,将发展成为一个专注于可持续发展、提高生产力的专业研究机构。2014-01-24 00:00:00.0
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华大方舟技术平台助力人类疾病及医药研究
还记得“猪坚强”吗?在汶川地震后,它在废墟中存活了36天。2011年9月,华大方舟成功为“猪坚强”克隆了六只小“猪坚强”。现在,小“猪坚强”们已经两岁多了。“猪坚强”创造了汶川地震中的生命奇迹,象征了汶川地震中的坚强精神。华大方舟的手工克隆技术让“猪坚强”的生命得以延续,坚强精神得以传承。 华大方舟是华大基因下属子公司,成立于2009年6月。其是全球首家以“手工克隆”技术为基础,专业从事克隆及转基因动物生产研究的生物科技公司,拥有强大的手工克隆及转基因技术平台。 手工克隆技术是近年新兴起的动物克隆技术。动物克隆是一种通过核移植过程进行无性繁殖的技术。不经过有性生殖过程,而是通过核移植生产遗传结构与细胞供体相同动物个体的技术,即一个细胞就能发育成一个完整的动物个体。手工克隆技术则通过囊胚生产,以完全手工的方式,只需要一台普通体式显微镜即可完成。与传统克隆技术相比,手工克隆技术具备易操作、高效率、低成本等特点,适合产业化生产应用,为人类疾病和医药研究等应用领域及保持优良品种做出突出贡献,因此被誉为“具有划时代意义的突破性进展”。2011年7月,华大方舟第一窝手工克隆猪成功诞生。自此,华大方舟在手工克隆技术上屡创突破。据统计,华大方舟每年可生产五百头克隆猪为科学应用提供支持,合作者包括上海同济大学医学院、华中农业大学、广西大学动物科学技术学院、中国农业大学等。 此外,华大方舟成熟的转基因技术能与手工克隆技术有机结合。转基因技术是以DNA重组为核心的遗传工程技术,可用于改良和培育动物新品种、构建人类疾病动物模型、研究基因功能等用途。通过手工克隆技术,可快速实现转基因动物的培养和生产。目前,已成功完成了转基因手工克隆绵羊“鹏鹏”、转基因克隆猪等项目。2013年10月,华大方舟与丹麦奥尔胡斯大学等单位宣布获得生物钟转基因猪模型。因猪与人类同为昼醒夜眠性,生物节律极其相似。与小鼠相比,猪是研究人类生物节律的理想模型,对生物节律紊乱与相关疾病发生机理等研究具有重要意义。 华大方舟的技术平台高效、便捷、可进行规模化生产。据了解,华大方舟拥有占地200余亩的现代化动物实验基地,建有自动控温的产房、保育栏、定位栏等饲养区,设有胚胎移植准备室和手术室,同时拥有专业的管理团队和配套的饲料加工体系,为转基因、克隆动物的饲养、生长提供舒适、专业的保障。2014-01-24 00:00:00.0
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华大基因丰硕成果开启2014新征程
自2007年落户深圳以来,华大基因在学术研究上屡创突破,占据科研制高点。2013年,华大基因发表SCI论文196篇,其中第一作者或者通讯作者论文为122篇;发表在《自然》及其子刊的论文为32篇,《科学》3篇,其中第一作者或者通讯作者论文29篇。此外,据亚太自然出版指数(Nature Publishing Index Asia Pacific)2013年1月21日-2014年1月20日数据显示,华大基因在中国、亚太科研机构榜单中分别名列第5名和第17名。 作为民营科研机构,华大基因始创跨组学平台,积极推动组学研究发展,科研质量不断提升。自然出版集团自2011年起发布《中国自然出版指数》报告,华大基因每年均名列国内科研机构前十名。在生命科学领域,华大基因更位居全国第二。源源不断的前沿科学发现将促进服务于人类健康、动植物育种等领域的应用转化。 2014年,华大基因将继往开来,发展生命科学、加速应用实践、改善民生。2014-01-24 00:00:00.0
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李英睿入选“2013影响中国管理实践十大新锐人物”
2014年1月22日,由《经理人》杂志评选的“影响中国管理实践十大新锐人物”榜单终于揭晓,华大科技首席执行官李英睿入选。 历时2个月,《经理人》通过目标人选的筛选,再到入围名单的确定、复选,及最后阶段的专家和经理人网站的评议、投票,最终诞生了“影响中国管理实践十大新锐人物”榜单。本次评选从业绩增长表现、管理创新表现、技术创新表现、应对环境表现以及个人价值表现等五方面综合评定。李英睿以总成绩94.52分排在榜单前三位。 原创就是生产力,希望“智造”能够实现中国制造的彻底转型。基于这个命题,《经理人》发现了代表人物:华大科技首席执行官李英睿等。 新锐意味着未来,也意味着希望。据《经理人》杂志介绍,本次评选的目标人选,锁定为企业和行业的新领袖,在过去的2013年,能带领企业能够冲破思维定式,打破竞争和市场的阻力,创造性地制定新战略的行业变革先锋。从入榜的10位新锐人物及其他们的影响力看,在接下来的10年,他们或许会创造新的商业传奇。 本文摘选自《经理人网》2014-01-23 00:00:00.0
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番禺区宣传部部长徐柳一行莅临广州华大新基地参观考察
2014年1月21日上午,番禺区宣传部部长徐柳一行调研广州华大新基地。华大基因华南片区负责人彭智宇、华南片区运营管理团队成员殷波、叶明芝等予以热情接待。 徐柳部长一行参观广州华大新展厅,详细了解华大基因的发展历程、科研成果、技术体系、国家基因库重大专项以及产业化应用与人才培养等,同时重点了解华大基因在健康产品、产业发展及前沿生物科技在医疗健康等领域的应用前景等。 随后,徐部长一行还参观了广州华大新基地的实验区,对华大基因的科研水平和实力予以了高度评价和充分肯定。 座谈中,彭智宇博士就广州华大的发展历程和落户新基地的近期目标和远景规划进行了介绍。徐部长对广州华大各项工作有序推进表示了高度赞扬,并表示会在广州华大人才落户、科普宣传等方面加强双方的互动。2014-01-22 00:00:00.0
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杨焕明院士应邀到老挝讲学 促进双方科研合作发展
2014年1月20日至21日,华大基因主席杨焕明院士应邀分别到老挝卫生部国立巴斯德研究所(Institut Pasteur du Lao,IPL)、老挝国立大学(National University of Laos,NUOL)、老挝农林部国立农林研究院(National Agriculture and Forestry Institute,NAFRI)等机构讲学,前老挝卫生部部长、老挝国立巴斯德研究所名誉所长Dr.Ponmek DALALOY、老挝巴斯德研究所所长Dr. Paul Bery,老挝国立大学理学院院长Dr.Somchanh BOUNPHANMY,老挝国立农林研究院副院长Mr.Phoumi INTHAPANYA、华大农业与循环经济首席执行官张耕耘、助理院长易鑫、欧洲华大基因负责人李宁、华大基因学院办公室主任杨东声参加了此次讲座活动,并就双边合作科研课题进展深入探讨。 在老挝国立巴斯德研究所,杨焕明院士全面展示基因组学研究的全景画卷及其在医学、微生物学中的广阔前景等。杨焕明院士现场一一答疑,并热情鼓励老挝青年学生努力成长,成为老挝科技发展的生力军。 在老挝国立大学,杨焕明院士的讲座一如既往吸引了相关院系多名师生参与。这也是2012年以来杨老师以第三世界科学院院士(Members of TWAS)、老挝国立大学客座教授的身份举办的系列讲座之一。杨焕明院士希望,以此讲座为开端,激发更多老挝年轻学子走进基因王国。杨焕明院士欢迎老挝国立大学与华大基因学院合作,选派师生赴华大交流学习,帮助其扩展视野,掌握进行相关科研的基本能力。 在老挝国立农林研究院,杨焕明院士重点介绍了基因组学与动植物分子育种方面进展,鼓励老挝同行利用老挝丰富的自然资源,借助基因组学的先进技术,为老挝农业、林业和园艺发展做出更多贡献。2014-01-22 00:00:00.0