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中國(guó)科學(xué)家完成二倍體棉花雷蒙德氏棉基因組測(cè)序
責(zé)任編輯：本站編輯 來(lái)源：農(nóng)藥工業(yè)網(wǎng) 日期：2012-09-05
近日，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院和深圳華大基因研究院領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究研究小組完成了對(duì)二倍體棉花——雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii）的基因組測(cè)序和分析。這一棉花基因組為研究和遺傳改良棉花的質(zhì)量與產(chǎn)量提供了一個(gè)寶貴的資源，獲得了棉花及其近親的遺傳特征和進(jìn)化機(jī)制的新認(rèn)識(shí)。該研究在線發(fā)表在《自然遺傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志上。
棉花，也被稱為“白金”，是全球一種重要的商品作物。棉花纖維是人類種植的最古老的纖維之一，可從考古遺址追溯至7,000多年前。棉花生產(chǎn)為大約1億家庭提供了經(jīng)濟(jì)收入，約有150個(gè)國(guó)家參與棉花的進(jìn)出口。此外，在科學(xué)研究中，棉花還可作為研究多倍體化、細(xì)胞伸長(zhǎng)和細(xì)胞壁生物合成的一個(gè)極好的模型系統(tǒng)。
在這篇文章中，研究人員利用新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)雷蒙德氏棉基因組進(jìn)行了測(cè)序，生成了103.6倍基因組覆蓋度的棉花基因組草圖。超過(guò)73%的組裝序列被錨定在13條雷蒙德氏棉染色體上。他們?cè)诶酌傻率厦藁蚪M中確定了總共2,355個(gè)保守塊，大約有40%的平行基因存在于超過(guò)1個(gè)保守塊中，表明在進(jìn)化過(guò)程中基因組經(jīng)歷了重要的染色體重排。
通過(guò)綜合比對(duì)和分析，研究人員發(fā)現(xiàn)大約1300萬(wàn)年前雷蒙德氏基因組中發(fā)生了一次六倍體化（paleohexaploidization）事件，這種事件通常存在于雙子葉植物中。他們還發(fā)現(xiàn)了支持約1300-2000萬(wàn)年前棉花特異性全基因組復(fù)制事件的證據(jù)。
眾所周知，棉花可以生成一組獨(dú)特的萜類化合物，如棉酚。棉花生成的棉酚和相關(guān)倍半萜類物質(zhì)在色素腺體中累積可抵御病原體和食草動(dòng)物。大部分的棉花倍半萜類物質(zhì)都來(lái)源于棉酚生物合成過(guò)程中的(+)- δ -杜松烯合成酶（CDN）合成的一種共同的前體。通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化分析雷蒙德氏棉和8種其他的測(cè)序植物基因組，他們發(fā)現(xiàn)棉花和可可樹（Theobroma cacao）可能是目前測(cè)序植物物種中，唯一具有真正的棉酚生物合成功能CDN1基因家族的物種。
此外，將生成纖維的陸地棉(G.hirsutum）與無(wú)纖維的雷蒙德氏棉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組對(duì)比證實(shí)有三種合成酶對(duì)于棉花纖維形成至關(guān)重要，它們分別是蔗糖合成酶（Sus）、β-酮脂酰-CoA 合酶( KCS)、ACC 氧化酶（ACO）。同時(shí)，MYB 和bHLH轉(zhuǎn)錄因子優(yōu)先表達(dá)于纖維中或可用于解釋負(fù)責(zé)控制纖維形成和早期細(xì)胞生長(zhǎng)的分子機(jī)制。
深圳華大基因研究院的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王志文表示：“雷蒙德氏棉基因組圖譜的完成為加速諸如陸地棉(G.hirsutum）和海島棉（G. barbadense）等四倍體棉花的基因組研究提供了很好的參考。它也將為研究人員全面探索棉花纖維形成、棉酚合成和抵抗病原體和食草動(dòng)物等的基礎(chǔ)遺傳機(jī)制，進(jìn)一步提高棉花質(zhì)量和產(chǎn)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?BR>
棉花，也被稱為“白金”，是全球一種重要的商品作物。棉花纖維是人類種植的最古老的纖維之一，可從考古遺址追溯至7,000多年前。棉花生產(chǎn)為大約1億家庭提供了經(jīng)濟(jì)收入，約有150個(gè)國(guó)家參與棉花的進(jìn)出口。此外，在科學(xué)研究中，棉花還可作為研究多倍體化、細(xì)胞伸長(zhǎng)和細(xì)胞壁生物合成的一個(gè)極好的模型系統(tǒng)。
在這篇文章中，研究人員利用新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)雷蒙德氏棉基因組進(jìn)行了測(cè)序，生成了103.6倍基因組覆蓋度的棉花基因組草圖。超過(guò)73%的組裝序列被錨定在13條雷蒙德氏棉染色體上。他們?cè)诶酌傻率厦藁蚪M中確定了總共2,355個(gè)保守塊，大約有40%的平行基因存在于超過(guò)1個(gè)保守塊中，表明在進(jìn)化過(guò)程中基因組經(jīng)歷了重要的染色體重排。
通過(guò)綜合比對(duì)和分析，研究人員發(fā)現(xiàn)大約1300萬(wàn)年前雷蒙德氏基因組中發(fā)生了一次六倍體化（paleohexaploidization）事件，這種事件通常存在于雙子葉植物中。他們還發(fā)現(xiàn)了支持約1300-2000萬(wàn)年前棉花特異性全基因組復(fù)制事件的證據(jù)。
眾所周知，棉花可以生成一組獨(dú)特的萜類化合物，如棉酚。棉花生成的棉酚和相關(guān)倍半萜類物質(zhì)在色素腺體中累積可抵御病原體和食草動(dòng)物。大部分的棉花倍半萜類物質(zhì)都來(lái)源于棉酚生物合成過(guò)程中的(+)- δ -杜松烯合成酶（CDN）合成的一種共同的前體。通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)化分析雷蒙德氏棉和8種其他的測(cè)序植物基因組，他們發(fā)現(xiàn)棉花和可可樹（Theobroma cacao）可能是目前測(cè)序植物物種中，唯一具有真正的棉酚生物合成功能CDN1基因家族的物種。
此外，將生成纖維的陸地棉(G.hirsutum）與無(wú)纖維的雷蒙德氏棉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組對(duì)比證實(shí)有三種合成酶對(duì)于棉花纖維形成至關(guān)重要，它們分別是蔗糖合成酶（Sus）、β-酮脂酰-CoA 合酶( KCS)、ACC 氧化酶（ACO）。同時(shí)，MYB 和bHLH轉(zhuǎn)錄因子優(yōu)先表達(dá)于纖維中或可用于解釋負(fù)責(zé)控制纖維形成和早期細(xì)胞生長(zhǎng)的分子機(jī)制。
深圳華大基因研究院的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王志文表示：“雷蒙德氏棉基因組圖譜的完成為加速諸如陸地棉(G.hirsutum）和海島棉（G. barbadense）等四倍體棉花的基因組研究提供了很好的參考。它也將為研究人員全面探索棉花纖維形成、棉酚合成和抵抗病原體和食草動(dòng)物等的基礎(chǔ)遺傳機(jī)制，進(jìn)一步提高棉花質(zhì)量和產(chǎn)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?BR>
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