历史性的基因组测序将解锁农业和保护领域的潜力

一个名为反刍动物端粒到端粒联盟（Ruminant Telomere-to-Telomere consortium，简称RT2T）的多机构国际合作项目，旨在通过发布300多种反刍动物（从一角鲸到奶牛）的完整基因组，创造科学历史。 

该倡议建立在其他近期T2T联盟的成功基础上，例如2024年6月发布的六种猿类基因组的完整测序，以及2023年8月发布的首个人类Y染色体完整序列。 

在康涅狄格大学（UConn），系统基因组学研究所（Institute for Systems Genomics）所长、分子与细胞生物学董事会杰出教授、基因组学和个性化医疗约翰与唐娜·克雷尼基教授雷切尔·奥尼尔（Rachel O’Neill）参与了所有这些成就。 

对于RT2T，奥尼尔解释说：“我的实验室正在生成一些数据，并且我们正在进行大量的细胞系生物样本库建设——为许多濒危或极度濒危物种建立细胞系，而这些物种还没有现成的存储库。” 

奥尼尔实验室还将负责为每个物种进行重复序列分析——梳理和解码成千上万重复的DNA短序列。 

“这是一项艰巨的任务，因为我们之前做过的最大量工作是刚刚完成的灵长类动物——六个物种，”奥尼尔说。 

历史上，由于参考基因组序列缺失、不完整和/或碎片化，研究反刍动物遗传学一直具有挑战性。RT2T项目旨在利用尖端测序技术和协作专业知识来消除许多这些障碍。

在《自然·遗传学》（Nature Genetics）上，T2T团队描述了他们如何利用先进的测序技术来分析反刍动物物种的基因组。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遗传蓝图。

奥尼尔解释说，如果没有这些遗传蓝图，“保护管理策略将无法实现；理解基因组生物学也将无法实现，因为我们实际上是盲目的。这就像有一本书，其中每隔一个单词就随机被剪掉，而你必须破译它的意思。” 

全世界的科学家都可以访问RT2T的数据以进行进一步研究，从而倍增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

对于反刍家畜（绵羊和牛），基因组研究有助于实现更高效的乳制品和肉类生产，并有助于降低牲畜向人类传播传染病的风险。 

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，“在过去10到15年里，我与多个实验室合作过，那里的博士生非常渴望获得良好的基因组组装，而现在能够说真正的基因组组装即将到来，并邀请这些团队在基因组发布时对其进行研究，真是令人耳目一新。” 

随着RT2T项目的推进，其研究预计还将揭示反刍动物的进化生物学。这将使育种者能够实施策略，以帮助保护宝贵的遗传特征，并确保动物能够成功适应不断变化的环境条件。

在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发挥着关键作用。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以及制定提高种群生存机会的策略至关重要。 

基因组测序可以解锁一个种群的整个遗传历史。例如，奥尼尔说，保护管理者可以利用它来确定一个种群是否发生了近亲繁殖，这可能会损害其长期生存，并通过从其他种群迁移个体动物来帮助重新实现种群多样化。 

奥尼尔解释说，如果发现一组动物存在近亲繁殖衰退，“这意味着它们曾在某个时期经历过种群数量的下降。我们可以从一个基因组出发，追溯过去，实际上可以模拟种群密度随时间的变化，并找出这种种群数量锐减是近期发生的吗？是因为人类世的影响，还是更久远之前的原因？这些都是保护管理者正在寻找的答案。” 

奥尼尔实验室中参与RT2T项目的助理研究员包括杰西卡·斯托勒、加布里埃尔·哈特利、帕特里克·格雷迪、埃姆里·布兰南、萨瓦纳·霍伊特、妮可·保罗斯基、克里斯汀·麦肯和维尔·约翰逊。