【文彙報】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学卓越创新中心韩斌研究组与中科院植物所桑涛研究组长期合作,成功完成了多年生禾本科芒属南荻基因组序列草图的绘制,相关研究成果论文在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》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。南荻的年均幹生物質産量要高于芒、荻和五節芒。基因組較大且重複序列含量高,南荻基因組一直被視爲較難測序組裝的複雜植物基因組。

  韩斌研究组利用纳米孔技术和高通量染色体构象捕获技术对中国特有的多年生禾本科芒属物种——南荻基因组进行了测序组装和分析,构建了第一个染色体级别的高质量南荻基因组序列,序列总长为2.07 Gb,覆盖了南荻全基因组的96.64%。

  研究组通过基因鉴定,证实了南荻的异源四倍化起源假说,且进一步将19 条染色体分配到了两个亚基因组。南荻基因组注释包含68,328个蛋白编码基因,其中94.75%的基因位于19条染色体上。南荻基因组中重复序列约占基因组的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後的二倍化進程。

  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爲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複制外,串聯複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複基因在所有轉錄組樣本或預期樣本中表達水平極低。

  這些相關基因爲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。也爲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学卓越创新中心韩斌研究组的博士研究生缪家顺以及正高级工程师冯旗博士是论文的共同第一作者。中國科學院分子植物科学卓越创新中心韩斌研究员、中國科學院植物研究所北方资源植物重点实验室及系统与进化植物学国家重点实验室桑涛研究员为共同通讯作者。这项研究受到中國科學院和国家自然科学基金委项目的资助。

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