历史基因组测序将释放农业和保护的潜力

一个由多个机构参与的国际项目，即反刍动物端粒到端粒联盟(RT2T)，旨在通过发布从独角鲸到奶牛等 300 多种反刍动物的完整基因组创造科学历史。

该计划建立在 T2T 联盟最近取得的其他成功的基础上，例如 2024 年 6 月发布的六种猿类物种基因组完整测序结果和 2023 年 8 月发布的有史以来第一个完整的人类 Y 染色体序列。

在康涅狄格大学，系统基因组学研究所所长兼董事会分子和细胞生物学杰出教授 Rachel O'Neill参与了所有这些胜利。

对于 RT2T，奥尼尔解释说：“我的实验室正在生成一些数据，我们正在进行大量的细胞系生物库建设——为许多濒危或极度濒危物种建立细胞系，而这些物种目前还没有现成的储存库。”

O'Neill 实验室还将负责对每个物种进行重复分析，即解开和解码数千个重复的短 DNA 序列。

“这是一项艰巨的任务，因为此前我们完成的最大规模研究就是针对灵长类动物——六个物种——进行的，”奥尼尔说道。

从历史上看，研究反刍动物遗传学一直具有挑战性，因为参考基因组序列缺失、不完整和/或碎片化。RT2T 项目旨在利用尖端测序技术和协作专业知识来消除其中的许多障碍。

在《自然遗传学》杂志发表的一篇文章中，T2T 团队描述了他们将如何利用先进的测序技术来分析反刍动物的基因组。这些方法提供了基因组的全面视图，包括以前难以测序的染色体区域，如着丝粒和端粒，从而创建了这些动物的完整基因蓝图。

奥尼尔解释道，如果没有这些基因蓝图，“保护管理策略就无法实施;我们无法理解基因组生物学，因为我们实际上是盲人。这就像一本书，每三个单词就被随机剪掉一次，我们必须破译它的含义。”

世界各地的科学家可以访问 RT2T 的数据来开展进一步的研究，从而增加该项目对农业和保护工作的潜在影响。

农业基因组研究的未来

对于牲畜反刍动物(绵羊和牛)，基因组研究有助于提高奶制品和肉类生产的效率，并有助于降低传染病从牲畜传播给人类的风险。

奥尼尔表示，这与康涅狄格大学在农业研究方面的优势“非常契合”。

“这件事的发生非常幸运，”她说，“过去 10 到 15 年间，我曾与多个实验室合作过，那里的博士生们迫切需要一个好的基因组组装，现在能够宣布一个基因组组装即将到来，并邀请这些团队在基因组组装出来后对其进行研究，真是令人振奋。”

随着 RT2T 项目的进展，其研究成果有望为反刍动物的进化生物学提供启示。这将使饲养者能够实施策略，帮助保护宝贵的遗传特性，并确保动物能够成功适应不断变化的环境条件。

保护和生物多样性管理中的应用

除了农业效益外，RT2T 产生的综合基因组数据在保护工作中也能发挥关键作用。高质量的基因组信息对于管理濒危反刍动物物种的遗传多样性和制定提高其种群生存机会的策略至关重要。

基因组测序可以揭开一个种群的整个遗传历史。例如，奥尼尔说，保护管理人员可以用它来确定一个种群是否经历了近亲繁殖，近亲繁殖可能会损害其长期生存，并通过从其他种群转移个体动物来帮助重新实现种群多样化。

如果发现一群动物有近亲繁殖衰退，奥尼尔解释道，“这意味着它们在某个时间点经历了某种种群数量下降。我们可以从一个基因组中回顾过去，并实际模拟一段时间内的种群密度，并弄清楚，种群数量暴跌是否最近发生?是因为人类世，还是更早?这些都是保护管理人员正在寻找的东西。”

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