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  • 【文匯報】南荻測序組裝難?我國科學家完成了,還分析證實了好多進化秘史……

    文章來源:分子植物科學卓越創新中心  |  發布時間:2021-04-30  |  【打印】 【關閉

      

      2021年4月28日,中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌研究組與中科院植物所桑濤研究組長期合作,成功完成了多年生禾本科芒屬南荻基因組序列草圖的繪制,相關研究成果論文在線發表于國際學術期刊《自然·通訊》上。

      南荻是中國特有的一類芒屬植物,是一種很有應用價值的木質纖維素生物乙醇原料和生物質材料。南荻的年均干生物質產量要高于芒、荻和五節芒?;蚪M較大且重復序列含量高,南荻基因組一直被視為較難測序組裝的復雜植物基因組。

      韓斌研究組利用納米孔技術和高通量染色體構象捕獲技術對中國特有的多年生禾本科芒屬物種——南荻基因組進行了測序組裝和分析,構建了第一個染色體級別的高質量南荻基因組序列,序列總長為2.07 Gb,覆蓋了南荻全基因組的96.64%。

      研究組通過基因鑒定,證實了南荻的異源四倍化起源假說,且進一步將19 條染色體分配到了兩個亞基因組。南荻基因組注釋包含68,328個蛋白編碼基因,其中94.75%的基因位于19條染色體上。南荻基因組中重復序列約占基因組的69.27%。

      通過南荻與其它禾本科植物的比較基因組分析,研究團隊確證了南荻基因組內近期的全基因組加倍事件,同時鑒定到一系列的染色體結構變異,這些染色體結構變異(包括染色體融合事件),加速了南荻在全基因組加倍之后的二倍化進程。

      同時,本研究還組裝了一個南荻葉綠體基因組序列,通過與公開的芒屬植物葉綠體基因組序列的系統發育分析,確定了本研究的基因組測序材料與已發表的南荻葉綠體基因組具有最近的親緣關系,基于葉綠體基因組序列的系統發育分析為芒屬物種的進化和分類關系提供了新的證據。

      本研究還對南荻重要性狀相關的基因家族,包括細胞壁生物合成、重金屬離子轉運、抗病和C4光合途徑相關基因進行了鑒定分析。

      除了最近的全基因組復制外,串聯復制在這些基因家族的規模擴大中也發揮了重要作用。轉錄組數據顯示大部分重復基因在所有轉錄組樣本或預期樣本中表達水平極低。

      這些相關基因為解析南荻重要性狀的遺傳基礎和開展分子輔助育種奠定了基礎。也為更好的開展水稻等植物的環境適應性研究,以及探索植物多年生的遺傳機制提供了參考。

      中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌研究組的博士研究生繆家順以及正高級工程師馮旗博士是論文的共同第一作者。中國科學院分子植物科學卓越創新中心韓斌研究員、中國科學院植物研究所北方資源植物重點實驗室及系統與進化植物學國家重點實驗室桑濤研究員為共同通訊作者。這項研究受到中國科學院和國家自然科學基金委項目的資助。

      文章鏈接:http://wenhui.whb.cn/zhuzhanapp/kjwz/20210430/402794.html?timestamp=1619773434160

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