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Nature Communications:椰枣基因组测序及功能研究新进展

日期:2013-09-23 00:00:00

最近,由中国科学院北京基因组研究所与沙特阿卜杜拉国王科技城(King Abdulaziz City for science and Technology, KACST)共同启动的合作项目“枣椰 (Phoenix dactylifera L.)基因组计划”获得系列进展,9月初其标志性研究——枣椰全基因组草图在《Nature Communications》杂志发表。

“中沙枣椰基因组计划”始于2008年8月,旨在与沙特王国科学界建立密切合作,共建系统的基因组学研究平台,并联合开展人类遗传学和疾病基因组学、棕榈科植物(枣椰、椰子、油棕等)、重要农作物(如水稻、木樨等)、沙漠抗旱植物、油井环境微生物等基因组测序与比较基因组学等科学研究项目。枣椰是中东和北非地区广泛种植的主要农作物,具有重要的经济价值。而其所在的棕榈科物种繁多,分布广泛,系统分类地位特殊。为了揭示枣椰的产量、生殖和抗逆等分子遗传机制,基因组所于军研究员和胡松年研究员领导的研究团队首先开展了枣椰基因组测序项目。

该研究团队获得了椰枣主要栽培品系(Khalas)的高质量基因组组装结果和另外三个枣椰品系的高覆盖度基因组草图。Khalas基因组组装大小为605.4 Mb,覆盖了全基因组序列(~671 Mb)的90%以上和枣椰基因的96%(41,660)以上。枣椰基因组序列分析结果表明其基因组经历了一次明显的基因组加倍(genome-wide duplication,GWD)和一次潜在的基因组加倍或大范围基因组片段加倍。遗传变异分析显示胁迫抵抗基因和糖代谢相关基因趋向于集中在染色体低SNP频率区。

利用大量的转录组数据,科研人员阐明了枣椰果实的发育和成熟时期独特的糖代谢变化。这种大规模基因组和转录组数据为进一步的椰枣基因组研究和其它棕榈科植物的研究奠定了基础。此外,该研究还获得了第一个棕榈科植物—枣椰的叶绿体基因组序列,有助于了解棕榈科叶绿体基因组的结构特点,以及进化过程中基因组变异情况。

本合作项目的中方首席科学家、基因组所于军教授先容,该研究的基因组拼接质量较高,解析了椰枣从花期到发育成熟过程的基因表达谱,揭示了椰枣多糖成分代谢途径的几个关键转折点,为枣椰基因组学和各类组学研究奠定了坚实的分子基础,具有很高的实用价值。此外,文章还首次报道了植物基因组重复序列家族在不同谱系中和谱系间的变化特征。

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