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地球生物基因組計劃實施細節公布

  “地球生物基因組計劃(EBP)”是繼人類基因組計劃后又一個大型國際計劃,目標是在10年內,對約150萬種已知真核生物進行測序和序列注釋,該計劃由加州大學戴維斯分校的科學家于2017年2月發出倡議,獲得了美國、英國、挪威、巴西、中國等多個國家的科學家積極響應。2018年4月23日,《美國國家科學院院刊》(PNAS)刊登了EBP計劃的主題文章[1],從開展背景、目標、預期成果、發展路線、機遇與挑戰、協調管理機制、經費支出與經濟效益等幾個方面全面介紹了該計劃的實施細節。該文章的發表預示著EBP計劃的正式啟動。

  一、EBP計劃目標

  1、修正和重塑對生物學、生態系統和進化的認識和理解

  (1)更好的理解所有已知物種之間的進化關系;

  (2)完整的闡述所有物種的出現時間、起源、分布情況和密度;

  (3)建立一個關于生態系統組成和功能的知識系統;

  (4)發現新物種,使已知物種數量達到真核生物總量的80%-90%;

  (5)從基因到染色體多維度闡釋基因組進化;

  (6)探索生物進化的基本規律。

  2、維持、保護和重建生物多樣性

  (1)確定氣候變化對生物多樣性的影響;

  (2)闡明人類活動(包括制造污染和侵占生物棲息地等)和生物入侵對生物多樣性的影響;

  (3)制定針對珍稀瀕危物種的循證保護計劃;

  (4)構建基因組資源庫以恢復已受損或枯竭的生態系統。

  3、充分利用生態系統服務和生物資產,實現社會和人類福祉的收益最大化

  (1)發現更多醫藥新資源,以改善人類健康;

  (2)加強流行病防控;

  (3)探索新型遺傳變異,改善農業生產(包括提高作物產量和提高作物抗病性等);

  (4)開發新型生物材料、尋找新能源來源、開展生物化工研發;

  (5)改善環境質量,包括土壤、空氣和水資源。

  二、EBP計劃路線圖

  EBP計劃的最終目標是在10年的時間內,對約150萬種已知的真核生物進行測序和序列注釋,相關工作將分3個階段進行(圖1)。

  第一階段,3年內對9000個真核生物科的每個科至少一種代表性物種進行測序和基因注釋,并構建染色體注釋基因組參考序列。第二階段,再利用3年時間,對每個真核生物屬的代表性物種進行測序,預測大約涵蓋15萬個分類群,考慮到構建參考基因組成本較高,第二階段將僅繪制高質量的序列草圖。第三階段將完成135萬已知真核物種及該項目預計發現的10萬新物種的測序工作。

  除了上述測序工作,EBP計劃還將同時開展生物多樣性研究工作,將至少對全球5個生物多樣性熱點地區(如加利福尼亞、巴西、馬來西亞馬達加斯加島、非洲之角和中國)的真核生物進行調查,每年進行一次地理特征性樣本和相關元數據的收集,為研究氣候變化和其他環境因素對物種出現豐富度和分布的影響研究提供基線調研數據。此外,EBP計劃還將開展新物種的發現工作,涵蓋真核微生物在內約10萬個新物種。



三、EBP計劃的經費預算

  EBP計劃的總經費預算47億美元,其中樣本收集經費預計9.42億美元,生物庫建設及運營經費3200萬美元,測序儀器購置及測序中心運營經費1.2億美元,測序經費18.9億美元,信息分析經費8億美元,協調組織經費900萬美元,其他經費9.48億美元。    

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