生物信息学推进鱼类远缘杂交研究

日期:2016-11-10 08:21:46  浏览量:112

(供稿 生科院)近年来,随着科学技术进步,生物学领域中的DNA测序技术迅速发展。近年涌现的以PacBio为代表的第三代测序技术开始广泛投入应用,使得快速获得DNA大数据成为可能,这有力促进了对生物遗传特性等领域进行全面和深入的研究。

我校生命科学学院刘少军教授科研团队二十多年来致力于鱼类远缘杂交研究,研制出改良异源四倍体鱼品系、同源四倍体鱼品系、异源二倍体鱼品系和同源二倍体鱼品系,建立了利用这些品系研制优良三倍体和二倍体鱼品种的技术体系,研制的多种优良鱼类在全国范围得到了广泛的推广和应用,创造了很好的生态、经济和社会效益。在基因组学研究方面,该研究团队完成了翘嘴红鲌、团头鲂、红鲫(与张亚平院士团队合作)等重要经济鱼类的全基因组测序工作,并进行了深入的分析;目前正在对上述四倍体鱼品系和二倍体鱼品系的全基因组序列进行测序;此外,该团队还获得了20多种杂交鱼及其亲本的转录组数据,建立了淡水杂交鱼类基因组和转录组数据库(TheGenome and Transcriptome Database of Freshwater Hybrid fish),通过系统深入的研究发现,杂交鱼中普遍存在嵌合基因并广泛分布于多种生物信号途径中。上述鱼类DNA大数据的获得为研究鱼类进化关系和遗传育种提供了重要基础。

然而,对生物大数据的分析,必须依赖于生物信息学的研究方法。生物信息学是计算机技术、数学和生命科学的结合的新型交叉学科,以计算机和数学为工具,服务于生命科学主题。在大数据的海洋里,生物信息学技术是解决生命科学中的复杂问题的重要方法。刘少军教授团队培育了多种宝贵鱼类品系并获得了相关DNA大数据,如何利用生物信息学技术来分析这些大数据?这是该团队当前面临的新问题和挑战。面对这些新的挑战,近几年来,刘少军教授引导全体实验室成员学习生物信息学,多次邀请生物信息学的有关专家到实验室授课。团队将最前沿的生物信息学的研究方法与实验获得的宝贵材料有机结合,利用计算机的程序与算法,研究和揭示了源于远缘杂交的四倍体鱼和二倍体鱼的遗传特性,探究了嵌合基因与杂交鱼的存活或致死的关系等重要生物学问题。

为进一步加强实验室的生物信息学方面的学习和相互交流,刘少军教授最近邀请了北京市计算中心的四位生物信息学专家进行为期两天的学术讲座。实验室80余名师生利用周末对PacBio测序技术、生物云平台、数据库的建设及使用等生物信息学知识进行了系统的交流与学习。在随后的几天里,实验室的每一位师生都自发撰写了相关的学习心得及下一步学习计划,全体师生携手并进,为实现实验室的发展目标而共同努力。

鱼类发育过程中的基因组研究是省部共建淡水鱼类发育生物学国家重点实验室(筹)的重要研究内容之一。实验室师生利用课余时间学习生物信息学的前沿知识,是为了加快适应从WetLab(传统生物研究)向DryLab(生物信息研究)的转变,增强自主创新能力,将实验室建设成国际先进的淡水鱼类遗传育种及健康养殖的研究平台,更好服务于我国经济社会的建设和发展。