评估基因组学改善饮食的潜力
如果“你就是你吃的东西”,我们必须更好地了解我们的食物以保持健康。毕竟,我们消费的食物确实是身体细胞的基石。
11月,来自世界各地的研究人员发表了一些研究,评估基因组学改善饮食的潜力。因此,本着节日盛宴的精神,这个月的基因组进展主要关注那些问题为“晚餐吃什么?”的文章。
英国利物浦大学研究员Rachel Brenchley博士将面包小麦(Triticum aestivum)基因组的“细粒度”图片拼凑在一起。面包小麦占全世界卡路里摄入量的约20%。正在努力到2050年将小麦产量增加60%,以满足预期的需求。然而,气候变化给作物产量带来了问题,因为面包小麦由于数千年的驯化而具有非常低的生物多样性。更好地了解面包小麦基因组和与其他菌株和祖先物种的序列比较可以导致产量的可持续增加。
面包小麦是一种难以测序的生物,因为它的基因组很大 - 大约是人类基因组大小的六倍 - 并且由于其不寻常的血统而难以组装。它是六倍体,含有六组来自三个不同祖先的染色体。换句话说,组装面包小麦基因组就像解决由三个相似但不同的拼图游戏组成的拼图游戏。
Brenchley博士及其同事使用测序技术和巧妙的计算技术相结合来应对这些挑战。虽然该研究未产生完全测序的基因组,但基因组测序的区域包含大部分蛋白质编码区。该数据集可用于挖掘小麦基因组中的有用变异,可在不同条件下提高营养产量和生存力。此外,本研究中使用的技术提供了一个框架,可以在其上添加额外的测序数据。
还有什么我们的面筋不耐受的晚餐客人?估计有300万美国人患有乳糜泻,这是一种由谷蛋白中的某些蛋白质引发的自身免疫疾病。
来自华盛顿州立大学的Shanshan Wen博士通过研究DEMETER homeologs来“反对谷物”,这些基因在沉默后可能产生大多数患有乳糜泻的人可以吃的各种小麦。
麸质由三类蛋白质组成:麦醇溶蛋白,低分子量麦谷蛋白亚基(LMWgs)和高分子量麦谷蛋白亚基(HMWgs)。大多数患有乳糜泻的人对HMWgs不敏感。尽管HMWgs对于小麦保持其烘焙特性至关重要,但麦醇溶蛋白和LMWg亚基却不是。
在这项研究中,温博士能够抑制85.6%的DME转录本,导致麦醇溶蛋白和LMWgs降低76.4%。这表明开发具有HMWgs的各种小麦的潜力,但没有giadins和LMWgs,这意味着这种类型的小麦既可以被乳糜泻患者食用又可以用于烘焙。
然后,为了获得“问题的关键”,国际猪基因组测序联盟发布了一种高质量的家养杜洛克猪(Sus scrofa)的基因组序列。该小组还在猪种以及猪和其他哺乳动物之间进行了比较分析,以便更清楚地描绘猪的进化和迁移历史。
例如,通过分析来自不同地理区域的10只无关野猪的单核苷酸多态性(SNPs),他们证实了在更新世时期从大约2,588,000到11,700年前在欧洲和中国北部之间迁移的猪的假设。[SNP是当基因组上的一个点在一个物种的成员之间不同时发生的DNA序列变异。]然后在冰期的较冷气候期间猪变得更加孤立,并且在冰的峰值时人口大小下降年龄。
通过比较具有共同祖先的人猪基因序列,研究人员发现,猪中许多天然发生的突变对应于人类的突变,这些突变与诵读困难,帕金森病和阿尔茨海默病等疾病有关。这表明猪可能被用作研究此类疾病的模型。对猪基因组的分析也为生物医学和农业研究提供了宝贵的资源,并且已经在BMC Genomics发表的一系列配套文章中被其他13种出版物使用。
由北京农林科学院的Shaogui Guo博士领导的另一个小组问道:“你吃水吗?” 在一篇宣布东亚西瓜(Citrullus lanatus)植物基因组草案的出版物中。通过将其基因组与黄瓜,甜瓜和葡萄基因组进行比较,该团队能够推断出一种理论,即由81条染色体分裂,或切割,事件和91后,由11条染色体组成的西瓜基因组来自21染色体祖先。融合或粘贴事件。
这个21染色体的祖先又从7染色体的祖先进化而来。
该团队还比较了20种西瓜植物:10种栽培植物,6种半野生植物和4种野生植物,以揭示植物驯化进化轨迹的趋势。例如,研究人员证实,西瓜植物的驯化已经失去了很大一部分抗病基因。这有助于解释为什么西瓜易患多种疾病,并可能有助于识别可用于增强植物抗病性的变异。该研究为进一步研究奠定了基础,旨在了解西瓜的代谢和调节网络,这可以促进其生存能力,味道和营养价值的改善。
巴黎国家自然历史博物馆的博士后学生Jeanne Ropars博士在最后一次“俗气的双关语”中找到了真菌Penicillium roqueforti的性行为证据,该真菌被用作蓝纹奶酪的起始剂。
P. roqueforti通常被认为是无性繁殖的有机体。然而,Ropars博士发现其负责确定交配相容性的MAT基因携带的fewere突变导致氨基酸改变,而不是基因没有“净化”选择压力时的预期。这意味着它们仍具有一定的功能价值。他还发现仅在性阶段发生的基因组突变,这表明该生物体最近或多或少地经历了有性生殖。这一发现开启了诱导性循环的可能性,可用于在蓝色奶酪中引入其他品种。
这些研究不仅提供了我们所吃食物的洞察力,而且进一步加深了我们对如何比较和分析复杂基因组的理解。值得注意的是,尽管20世纪60年代绿色革命的努力主要是为每种作物培育一种(或几种)显性菌株,但大多数这些研究的作者都强调了引入多样性的重要性,因为一年的干旱可能无法抵御明年的风暴。
为了保持粮食产量水平以满足世界不断增长的人口需求,这些问题对于调查非常重要。因此,在这个假日季节,我们要感谢那些一直在玩食物的研究人员。
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