基因組所國際合作項目“椰棗基因組測序及功能研究”獲進展
最近,由中國科學院北京基因組研究所與沙特阿卜杜拉國王科技城(King Abdulaziz City for Science and Technology, KACST)共同啟動的合作項目“棗椰 (Phoenix dactylifera L.)基因組計劃”獲得系列進展,本月初其標志性研究——棗椰全基因組草圖在《Nature Communications》雜志發表。
“中沙棗椰基因組計劃”始于2008年8月,旨在與沙特王國科學界建立密切合作,共建系統的基因組學研究平臺,并聯合開展人類遺傳學和疾病基因組學、棕櫚科植物(棗椰、椰子、油棕等)、重要農作物(如水稻、木樨等)、沙漠抗旱植物、油井環境微生物等基因組測序與比較基因組學等科學研究項目。棗椰是中東和北非地區廣泛種植的主要農作物,具有重要的經濟價值。而其所在的棕櫚科物種繁多,分布廣泛,系統分類地位特殊。為了揭示棗椰的產量、生殖和抗逆等分子遺傳機制,基因組所于軍研究員和胡松年研究員領導的研究團隊首先開展了棗椰基因組測序項目。
該研究團隊獲得了椰棗主要栽培品系(Khalas)的高質量基因組組裝結果和另外三個棗椰品系的高覆蓋度基因組草圖。Khalas基因組組裝大小為605.4 Mb,覆蓋了全基因組序列(~671 Mb)的90%以上和棗椰基因的96%(41,660)以上。棗椰基因組序列分析結果表明其基因組經歷了一次明顯的基因組加倍(genome-wide duplication,GWD)和一次潛在的基因組加倍或大范圍基因組片段加倍。遺傳變異分析顯示脅迫抵抗基因和糖代謝相關基因趨向于集中在染色體低SNP頻率區。
利用大量的轉錄組數據,科研人員闡明了棗椰果實的發育和成熟時期獨特的糖代謝變化。這種大規模基因組和轉錄組數據為進一步的椰棗基因組研究和其它棕櫚科植物的研究奠定了基礎。此外,該研究還獲得了第一個棕櫚科植物—棗椰的葉綠體基因組序列,有助于了解棕櫚科葉綠體基因組的結構特點,以及進化過程中基因組變異情況。
本合作項目的中方首席科學家、基因組所于軍教授介紹,該研究的基因組拼接質量較高,解析了椰棗從花期到發育成熟過程的基因表達譜,揭示了椰棗多糖成分代謝途徑的幾個關鍵轉折點,為棗椰基因組學和各類組學研究奠定了堅實的分子基礎,具有很高的實用價值。此外,文章還首次報道了植物基因組重復序列家族在不同譜系中和譜系間的變化特征。
文章鏈接:http://www.nature.com/ncomms/2013/130806/ncomms3274/full/ncomms3274.html
椰棗果實不同發育時期糖代謝相關基因的表達譜