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中德科学家揭示甘薯起源:开创多倍体复杂基因组分析的先河

2017-8-21 15:04 | 发布者:张文超 | 来源:新浪新闻

  8月21日,上海辰山植物园(中科院上海辰山植物科学研究中心)和中国科学院上海植物生理生态研究所联合德国马克斯普朗克分子遗传研究所和分子植物生理研究所的科研团队在国际著名学术期刊《Nature Plants》上共同发表了揭示甘薯起源的重要论文。这是科学界在多倍体基因组学领域取得的一项重大突破,也是上海辰山植物园开园七年以来在科研领域获得的带有里程碑意义的突破,开创了多倍体复杂基因组分析的先河。


中德科学家揭示甘薯起源

  我国以世界总种植面积50%的土地生产了全球80%以上的甘薯,产量近亿吨。但是复杂的遗传背景一直以来是制约甘薯研究的瓶颈,甘薯起源问题悬而未决。现在中德科学家绘制了甘薯基因组图谱,揭示了这一重要作物的物种起源历史。上海辰山植物园杨俊博士为该论文的第一作者。该研究得到德国洪堡基金会、科技部、国家自然科学基金委、中国科学院、中国博士后基金会、上海市绿化和市容管理局和上海市科委等资助。

  据杨俊博士介绍,甘薯基因组共有约4.4亿个碱基对,单组大小在700M到800M之间。虽然近年来高通量测序技术日新月异,但解析多倍体基因组仍然面临着巨大的障碍。该研究不仅将绝大部分基因组序列定位到对应染色体上,还通过全新生物信息学方法,将六倍体的六组染色体分开,从而揭示:在甘薯的90条染色体中,有30条染色体来源于其二倍体祖先种,另外60条染色体来源于其四倍体祖先种;约50万年前,二倍体祖先种和四倍体祖先种之间的一次种间杂交孕育了今天的重要作物。这一发现解决了甘薯起源的谜题,为合理利用甘薯近源野生种提供了崭新的思路。

  国际甘薯基因组计划始于2014年,由上海辰山植物园(中科院上海辰山植物科学研究中心)和中国科学院上海植物生理生态研究所张鹏课题组共同发起,联合德国马克斯普朗克分子遗传研究所和分子植物生理研究所共同完成。该研究充分发挥了多边合作优势,历时仅18个月,攻克了多倍体基因组组装的世界性难题。该研究采用了Illumina测序技术,自主开发了一套全新的多倍体单倍型化分析软件,成功地绘制了甘薯基因组的精细图。这为其它复杂多倍体基因组测序提供了完善可靠的策略与技术,将大力推动资源植物功能基因组学研究的进程。

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