格物致知 | 青年科学论坛(二)Q&A
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Q&A
讲师:许宇星博士
单位:中国科学院昆明植物研究所
报告题目:植物的寄生习性及其基因组适应性进化
1.古加倍事件如何才能判断准确?需要结合几种方法相互验证吗?
我比较推荐的、也是比较经典的方法,就是KS,就是我们把这些物种的基因两两去做KS分析,去看KS的峰,如果有两个或者多个峰的话,就可能是经历过WGD事件;还有就是共线性方法,就是把两套基因组去做共线性比较,结果出来后,有一些区段比如说玉米和水稻,玉米的基因组能够对上两个水稻的共线性区段,那么就认为玉米独立于水稻发生过一次WGD事件;我个人认为最好是把两种方法都用一下啊、互相验证,这样的话结果会比较可靠一点。
2、同一文章中不同物种用不同的测序技术进行基因组组装,是否会受到审稿人的询问?测序平台和组装软件的选择不同,会对后续的一系列比较基因组分析有影响吗?
二代测序和三代测序contig的长度差异非常大,二代可能上不了Mb级别,但三代几乎都能达到Mb级别,所以同一篇文章里,如果你分别用二代测序和三代测序组装的话,这个对后面的比较可能会有一些困难;但是如果都是同一代的话,比如用Nanopore或者PacBio去做,我觉得应该问题不大。至于测序平台和组装软件的话,我觉得这个也不是重点,像我们跑基因组的话,一般都会用各种不同的软件去试一下,如果没有什么大的问题,我会选择组装结果更好的,所以不同物种用不同软件组装的话,我认为是比较正常的事情,应该对后面的分析没有什么太大的影响。
3、您报告中提到“βL 全基因组加倍事件恰好位于吸器相关基因起源热点时期”,想详细跟您咨询,某性状相关基因起源的时期具体该如何计算和判断?
这个不太好说,因为吸器这些基因都是通过转录组测出来的,就是在吸器里面,这一堆基因是高表达的,然后我去看这些基因在历史上是经历过什么,比如这个基因在很古老就有了,那这个我只能说它的功能发生了变化,不能说它是在某个时间起源的,但如果这个基因在历史上发生过一轮gene duplication,那我认为这个duplication的时间点是这个基因的起源时间,然后和它对应的那个同源基因它可能还在行使之前的功能。
4、您演讲中提到“寄生植物普遍存在水平基因转移现象”,请问是否有对这些HGT基因进行深入挖掘,具体有哪些功能?
这个其实不是我的工作,之前已经有人做了很多工作,我在PPT里面提到了三篇相关文章,感兴趣的话可以去读一下:
Cai, L. et al. Current Biology (2021).
Yang, Z. et al. Nat Plants (2019).
Yang, Z. et al. PNAS (2016).
5、P24中,选择放松基因比例显著高于全基因组水平暗示了基因正在丢失,请问为什么这么判断?
刚刚提到左边这根柱子相当于把所有保守的Orthogroup都放在一起画的图,二左数第二个是在P.aegyptiaca中丢失而在O.cumana中没丢的画出的图,从分布上来看的话,后者多出一截,而这个分布是根据K值算的,一个软件包对每个基因都可以算出一个K值,可以算出这个基因目前受选择的程度,可以看到这个峰大部分的K值都在-2左右,根据软件计算的原理来看,-2代表这些基因处于选择放松的状态;所以我猜测:既然它选择放松了,而且在一个它近缘的寄生植物中又丢掉了,所以我们猜测这些基因正在放松、然后慢慢地可能之后就会发生丢失。
6、 您好,利用转录组特有基因去聚类是用蛋白序列,NJ聚类吗
我们有若干个物种,先去把这些物种做一下基因家族分析,就是把它先对应到Orthogroup(前提是Orthogroup这些物种都得在,如果某个物种丢了的话,我们就会舍弃掉这个Orthogroup),那么每个物种都在Orthogroup里面,然后我去看某个物种的Orthogroup是否在它的根里面高表达,这样的话我们就可以得到一个表,这个表就是每一个Orthogroup在这些物种中都是在哪一个器官高表达;之后我们再把不同器官的Orthogroup的交集,比如说在拟南芥的根里面有50个Orthogroup表达,叶子里面有30个Orthogroup表达,然后这两个集合里面有50个基因是交集,那我就把它画一根线,这根线就代表他们之间共有基因的多少,然后得出这样一个图,不是根据NJ聚类的,只是一个普通的Network的表达方式。
7、 寄生植物线粒体基因组有什么特别变化
我们的工作里面没有特别阐述这部分工作,但是也有一些其他的工作,比如说NewPhy前段时间发了舌菇的线粒体,很多寄生植物的线粒体是有在扩大的,因为可能寄生植物不再进行光合作用,所以要获得ATP的话,可能呼吸作用就变得特别重要,所以它的线粒体基因组变得更重要了。大家可以专门看一下这部分的文章。
8、 怎么判断用已有的基因来调控了这个特殊器官的形成和发育
在我们的工作中,如果一个基因在自养近缘植物中已经存在,其没有发生加倍,而在寄生植物的吸器中高表达,我们就视为是一个已存在的基因参与了吸器的形成或发育。
9、 老师,请问那个GO聚类的图是用什么软件画的,好漂亮,很直观
我是用python画的,这个图的原理可以参考一个叫做cluster go的软件,它可以画出这样的图。
10、 寄生花基因组的预测基因有5万多,这个合理吗?基因的超大内含子有什么进化意义吗?
基因注释时转座子是个很主要的干扰因素,不同的注释流程对repeat-like基因的容忍度也不太一样。寄生花的流程可能就repeat-like的容忍度比较大。超大内含子在其他物种中也有出现,比如兰科植物,大内含子在植物剪切中也没问题,我个人目前没有看到很明确的进化意义上的讨论,更多的是报道了这种现象。