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两院院士Nature子刊携手发表基因组研究新成果

发布人:道斯夫生物
时间:2015-04-23 05:42:36
    来自中国农业科学院棉花研究所、深圳华大基因研究所、北京大学等机构的研究人员,报告称他们成功对栽培陆地棉(TM-1)进行了基因组测序,揭示出了其基因组进化的一些重要见解。研究论文发表在4月20日的《自然生物技术》(Nature Biotechnology)杂志上。
 
    中国工程院院士、农业科学院棉花研究所的喻树迅(Shuxun Yu)研究员,中科院院士、北京大学朱玉贤(Yuxian Zhu)教授,以及美国农业部农业研究组织(USDA-ARS) John Z Yu博士是这篇论文的共同通讯作者。喻树迅院士长期从事棉花短季棉遗传育种研究。朱玉贤院士的主要研究领域是棉纤维发育和拟南芥细胞分化机制。
 
    异源四倍体物种陆地棉(G. hirsutum L.)是世界上最重要的纤维作物和模式多倍体作物。棉花属共包括46个二倍体棉花和5个已经确认的四倍体棉种。所有的二倍体棉花物种均是由一个共同的祖先进化而来,这个祖先随后多样化分化为把各族,包括A、B、C、D、E、F、G和K。
 
    起源于非洲的A-基因组二倍体物种与起源于墨西哥的D-基因组二倍体物种大约在500万-1000万年前(MYA)从祖先中分离出来。通过与亚洲棉(G. arboreum)(AA)相似的一种A-基因组祖先跨洋传播至新大陆,A-基因组物种和D-基因组物种于大约100万-200万年前在地理上重聚。随后,A-基因组祖先与新大陆上与雷蒙德氏棉(G. raimondii )(DD)相似的一种D-基因组祖先杂交使得染色体加倍。由此生成的双子叶异源四倍体棉花分布于从美洲到西太平洋的地区,分化为至少5个确立的异源四倍体棉种(AtAtDtDt),其中就包括陆地棉。陆地棉占据了全世界90%以上的商业棉生产。
 
    高质量组装异源多倍体植物基因组是一个艰难的任务,因为这种基因组极大,包含高度部分同源的亚基因组。近期一个国际团体报告称绘制出了17 Gb的单子叶异源六倍体作物小麦(Triticum aestivum)的基因组草图。另一项研究称,组装出了1,130-Mb异源四倍体欧洲油菜63% (712.3 Mb)的基因组。
 
    在这篇Nature Biotechnology新文章中,中国的研究人员借助于5倍的BAC-to-BAC序列和一张高分辨率遗传图谱,利用181倍的双端测序(paired-end sequence)绘制出了陆地棉的基因组草图。他们组装出了2,173-Mb支架(scaffold)的88.5%,覆盖了89.6%~96.7%的AtDt基因组,锚定到26条假染色体上。将这一陆地棉AtDt基因组与已测序的二倍体亚洲棉及雷蒙德氏棉基因组进行比较,揭示出了保守的基因序列。研究人员发现,重复序列占这一AtDt基因的67.2%,来源于Dt的转座子(TEs)似乎比来自At的转座子更活跃。在异源多倍体化后AtDt基因组大小曾减小。在纤维性状方面A或At基因组有可能经历了正选择。CesA(纤维素合成酶)和ACO1,3不同调控机制协同进化有可能对陆地棉中纤维生成增多起至关重要的作用。
 
参考文献:
 
Genome sequence of cultivated Upland cotton (Gossypium hirsutum TM-1) provides insights into genome evolution

文章来源:测序中国
原文链接:http://seq.cn/article-17283-1.html
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