捕获和保存:基因组测序生物多样性的作用

我们的星球是达成生态临界点。全球生物多样性完整无缺已降至75%,90%的显著水平下同意安全限制防止一个“生态危机”。保护生物多样性是至关重要的在解决许多重大全球问题的今天和未来。这包括减少的风险不断增长的全球人口的粮食短缺;生物多样性损失导致重大环境破坏,导致农业产量降低和减少粮食安全。

创新生物多样性基因有可能帮助科学家解决威胁生物多样性和跟踪和保存遗传变异。高度准确读基因测序为研究人员提供了一个分子水平上了解生物来评估他们的健康和人口动态。这允许研究人员DNA-driven决策和早期和有针对性的采取行动,所以育种计划和退耕还林等策略是成功的。下面,我们探索的一些方式基因组学可以深化我们对生物圈的理解,和例子的基因组有助于保护生物多样性。

捕获和目录

生物多样性研究的第一步是获取和编目扩大我们的知识生态系统的物种,它们是如何运作和依赖关系。建立参考基因组是这项工作的关键。最好的方法创建质量参考基因组高度准确multiomic测序(即。,包括基因组、蛋白质组、转录组、表观基因组数据)。读取序列的长度也很关键,尤其是在物种复杂的基因组。例如,沙漠蝗虫(Schistocerca gregaria)有一个基因组近三倍的长度人类基因组——这几乎是九十亿个碱基对。过去,参考基因组已经由拼凑几个短的读取,这一过程可能导致错误哪里有这样的复杂性。端到端multiomic读测序可以消除这些错误的风险。

最近在物种的捕捉和编目,并承诺发展的编译pangenomes(整个组基因在物种)reference-quality基因组。Pangenomes有助于揭示隐藏在人群或物种和基因型的财富可以捕获潜在的变化可能隐藏,通知保护行动计划提供分子水平上的视图。

确定适应机制

一旦创建参考基因组,科学家们可以回答关于物种是如何进化的关键问题,包括哪些基因是最可能导致生理变化,以及最具优势的基因变异。例如,科学家参与达尔文的生命之树项目旨在70000种真核生物的基因组序列在英国和爱尔兰——注意,基因组学将帮助我们找到重要的生物问题的答案。这些包括獾是为什么更容易受到结核病,或者为什么刺猬了生殖问题近年来。这样的见解,可以用来设计更好的育种项目通过选择植物和动物有良好的适应性,如被抵抗疾病或有更高的收益率。

人口管理

遗传变异分析随着时间的推移可以当一个物种可能进入的一个早期指标下降一定的位置。种群遗传多样性高的更有可能生存新环境压力——这是越来越重要,成为世界气候不断变化和人口增加。相比之下,较低的物种遗传多样性不太可能适应和可能无法生存。因此,它是至关重要的监控之间的动态人口多少的个体数量变化存在,给研究人员有机会进行干预,以防止灭绝。

目标,成功的物种干预和恢复项目

生物多样性基因组学是一个增长领域,项目等达尔文的生命之树,非洲BioGenome项目,欧洲参考基因组图谱和新推出的欧洲生物多样性基因组学项目,展示国际的重要性,协作和跨部门的合作伙伴关系。恢复项目旨在恢复或改善生态系统的特定部分,如恢复本地物种的人口,或增加授粉。这些项目已经出了名的难以捉摸的成功,但分子水平上适应和变化的数据所提供的基因组学项目有能力改变的结果和设计更成功的保护计划。

例如,一个2021年的研究发表在细胞基因组学讨论了全基因组测序的结果极度濒危的鸮鹦鹉在新西兰。人员能够生成高质量的参考基因组测序以及49鸮鹦鹉基因组较小和庞大的人口,为了了解人口规模的程度上有害的突变。这些发现提供了洞察鸮鹦鹉繁殖和复苏和辅助保护策略的设计。

实现基因组学的承诺

一个崩溃的生态系统影响内所有物种,包括人类。尽管有进步,我们仍有很长的路要走在生物多样性研究;目前不到1%的13505个物种被列为受到威胁有一个基因组发表。未列入目录的物种可以持有巨大的药物等领域的机会。据路透社报道,超过三分之二所有与抗癌药物属性来自热带雨林植物,该地区仍然基本上仍是无人在基因组学。实现承诺的基因组学在生物多样性研究中,必须有一个更大的吸收完整和精确测序项目,这样研究人员就能自然遗传变异的全貌。

关于作者:

尼尔·沃德的副总裁和总经理PacBio的欧洲、中东和非洲(EMEA)地区。