中国成功绘制朱鹮全基因组序列图谱

被称为“东方宝石”的朱鹮为什么会濒临灭绝？随着15日中国科学家宣布朱鹮全基因组序列图谱绘制完成，这一谜题将得到解答。

15日公布的研究成果显示，朱鹮基因组碱基数量约为13．7亿个，大约是人类基因组序列碱基数目的一半。朱鹮全基因组序列图谱项目由西安交通大学和深圳华大基因研究院共同完成，是通过从一只两岁大的朱鹮提取的1．5毫升血液中分离出DNA，并进行DNA测序，再对DNA小片断拼接组装和注释，最终完成朱鹮全基因组序列图谱的绘制。这是继鸡基因组、珍珠鸟基因组、火鸡基因组之后，中国完成的第四个鸟类基因组测序项目和全基因组序列图谱。

西安交通大学基因组与法科学研究所所长李生斌是这一项目的负责人之一，他说：“基因组测序就像是要将一团纷乱的毛线球织成一件毛衣一样，我们需要对朱鹮基因组全部的核苷酸完成繁琐而细致的排序工作。”

朱鹮一身羽毛洁白如雪，但在飞翔时翅膀及尾羽却会闪耀出朱红色的光辉，淡雅而美丽。中国民间把朱鹮称为“吉祥鸟”，把它看做是吉祥的象征。

朱鹮在历史上曾广泛分布于中国、朝鲜半岛、日本和俄罗斯东部。到上世纪五六十年代，由于大量使用农药和环境恶化等原因，导致朱鹮种群急剧下降，并在许多地区先后灭绝。这一物种在中国也曾一度被认为已经灭绝。1981年中国科研人员在陕西省洋县野外重新发现了7只朱鹮，立即开始进行拯救及保护措施。

据深圳华大基因研究院院长汪建介绍，这次朱鹮全基因组序列图谱绘制，达到精细图的国际标准。这个图谱是进行朱鹮基因组研究的基础，通过测序及相关研究掌握朱鹮基因组信息，并探索与生物进化相关的重要基因，将破解朱鹮繁殖能力低下、朱鹮幼鸟的高死亡率等疑问。

朱鹮基因研究项目是“千种动植物基因组计划”的一部分。2010年，深圳华大基因研究院发起这一计划，预计到2012年破译千种具有重要经济和科研价值的动植物物种基因组，此计划旨在构建一个全球最大的基因组数据库，为各物种的进一步研究提供重要基础和依据。

这次同时解开“生命密码”的，还有与朱鹮共生的白鹭。李生斌说：“白鹭是野外常见的飞鸟，遗传多样性很好，我们要通过两种鸟类的比较，寻求朱鹮为什么会濒临灭绝的答案。”

不仅如此，对于朱鹮保护区的工作人员来说，解密朱鹮生命密码还有更实际的效用。陕西汉中朱鹮国家级自然保护区世界上朱鹮最集中地区，这里以洋县朱鹮种源地为核心，发展了野生种群达700多只，并在国内外建立8个朱鹮人工种群。陕西汉中朱鹮国家级自然保护区管理局局长丁海华说：“即使很有经验的技术人员，在野外靠人工的办法也很难判断朱鹮的性别。这个项目能很好地帮助我们解决这个问题。”

目前中国的野生朱鹮数量持续增加，人工繁育朱鹮研究也取得成功。据国家林业局公布的数字，朱鹮种群从1981年重新发现的7只增长到2010年的1617只，其中野外种群997只，人工饲养种群620只。加上日本和韩国繁育的数量，现在全世界朱鹮已经达到1814只。

数量持续增加已经使朱鹮受威胁等级从极危降为濒危。但科研人员研究发现，由于朱鹮多代近亲繁殖，导致这一物种出现卵壳易碎、雏鸟畸形、受精率低等多重繁殖适合度降低现象。朱鹮仍是在沼泽和水边生活的鸟类中最濒危的物种。

汪建认为，朱鹮基因组序列图谱的完成对于挽救和保护朱鹮灭绝和注释生命现象具有重要科学价值，为保护珍稀鸟类提供重要的理论依据，寻找濒危物种相关的分子标记和对物种步入濒危期预警具有重要意义。

中国科研人员还将再采集多只朱鹮的DNA，随后将进行生态学、遗传学和进化等方面的研究，并逐步扩大到金丝猴等珍稀动物的基因研究，这将有助于解释动物灭绝这一生命现象。

2011年4月15日，西安交通大学和华大基因在西安交通大学科学馆召开新闻发布会，宣布“朱鹮全基因组序列图谱绘制完成”。这是继家鸡基因组、珍珠鸟基因组、火鸡基因组之后，世界上完成的第四个鸟类基因组测序项目和全基因组序列图谱，其对于挽救和保护朱鹮和注释生命现象具有重要科学价值和战略意义。西安交通大学校长、中国工程院郑南宁院士、华大基因研究院汪健院长、陕西省科技厅厅长孙科、陕西省林业厅副厅长唐周怀、西安交通大学副校长闫剑群教授、宋晓平教授等专家和领导以及新华社、中国人民广播电台、中国新闻社、华商报、陕西电视台等新闻媒体出席了本次发布会。

下午3点，新闻发布会在西安交通大学副校长闫剑群教授主持下正式开始。华大基因研究院院长汪建向大家介绍了华大基因已完成的基因组测序项目和朱鹮基因组项目背后的故事，并表示朱鹮基因组序列图谱的完成一定会促进对濒危物种保护的研究。西安交通大学校长郑南宁向大家介绍了朱鹮基因组序列图谱的完成的重大意义并希望西安交通大学与华大基因能够进行长期合作。随后，陕西省林业厅副厅长唐周怀和陕西省科技厅厅长孙科为朱鹮基因组项目的圆满完成致贺词。发布会的最后，华大基因研究院院长汪建和西安交通大学校长郑南宁分别在朱鹮基因组项目合作协议上签字。

朱鹮（Crested Ibis），又名朱鹭，属于国家一级保护鸟类，是世界上最濒危的鸟类之一，有“东方宝石”之称。朱鹮在进化中拥有独特的地位，具有快速趋向灭绝的生命现象特征，20世纪中叶以来，朱鹮数量急剧减少。1960年第十二次国际鸟类保护会议将朱鹮列入“国际保护鸟”的名单中。迄今为止，科学界对朱鹮的研究主要局限于生态学、形态学等方面，而对其基因信息和遗传多样性等基因水平上的研究则很少涉及。目前，世界上仅有陕西洋县及其周边地区分布着近一千只朱鹮，但他们的自然繁殖能力还很低。

朱鹮基因组序列图谱的完成对于挽救和保护朱鹮和注释生命现象具有重要科学价值，为保护珍稀鸟类提供了重要的理论依据，同时对寻找濒危物种相关的分子标记和对物种步入濒危期预警具有重大的战略意义。长期以来，华大基因和西安交通大学一起参与国际人类基因组计划中国1%任务、水稻基因组计划、家猪基因组计划、SARS病毒基因研究、泰国海啸国际救援DNA鉴定等多个项目，在Nature和Science等国际一流的杂志上发表多篇论文。2010年1月，华大基因发起“千种动植物基因组计划”；同年5月，西安交通大学朱鹮全基因组计划项目组就开始对陕西省内的世界珍稀物种朱鹮生存现状展开大量调研，提出“朱鹮基因组计划”和“白鹭基因组计划”，正式加入“千种动植物基因组计划”。在对朱鹮基因组计划进展工作视察中，西安交通大学郑南宁校长指示要继续坚持与华大基因、台湾阳明大学、美国等国内外知名科研院所和校内其他学院的合作，带动西安交通大学生命医学多学科发展并走向国际。

朱鹮全基因组序列图谱绘制主要由西安交通大学和华大基因共同主持完成。该项目采用目前最先进全基因组鸟枪法测序（WGS）策略，对样品分别构建了180bp、500bp、800bp、2kb、5kb、10kb和20kb等不同插入片段长度的文库，进行双末端测序，得到数据总量约为204Gb（原始数据）/141Gb（过滤后数据）；使用自主研发的SOAPdenovo软件进行拼接组装，朱鹮基因组大小约为1.37Gb；拼接组装所获得的序列Contig N50的长度为22.2kb，Scaffold N50的长度超过5.09Mb。朱鹮基因组图谱是进行朱鹮基因组研究的基础，通过测序及相关研究掌握朱鹮基因组信息并探索与生物进化相关的重要基因，重点搭建数据库及分析平台是后续朱鹮功能基因组与生态学研究的科学保障。通过该研究可以从基因角度破解朱鹮繁殖能力低下、朱鹮幼鸟的高死亡率等问题，此外，还可以进行野生种群和培育种群基因筛选和遗传标记研究，从而实现朱鹮疾病预警和发掘健康培育新技术，进一步全面提升朱鹮研究和保护方面的总体水平以及创新能力。同时，该项目的研究成果还可以为注释动物灭绝这一生命现象、动植物遗传资源保护和开展珍稀动植物司法鉴定奠定基础。

朱鹮基因组计划由西安交通大学和华大基因共同主持，朱鹮基因组计划协作组成员单位有：陕西省汉中国家朱鹮保护局、阳明大学、中国鸟类学会、中国科学院、兰州大学等国内专家和领导，以及美国、日本、澳大利亚等国科学家。朱鹮基因组计划同时得到了西安交通大学、光华基金会、陕西林业厅、国家林业局等单位资助。 (责任编辑：glia)

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