羅氏454測序參與棉花基因組進化研究工作
454測序參與棉花基因組進化研究工作
棉花是全球重要的經(jīng)濟作物之一。它的纖維，俗稱皮棉，是紡織工業(yè)主要的天然原料。全世界棉花種植面積約5億畝，我國常年種植面積近8千萬畝。棉花不但是重要的纖維和油料植物，而且是重要的植物蛋白來源。在食用油中，棉籽油的亞油酸含量最高，達到55.6%。除此以外，棉花種子中還含有極為豐富的蛋白質(zhì)和脂肪等物質(zhì)，棉籽榨油后的棉籽粉蛋白質(zhì)高達45%—50%，遠勝過大米、小麥，甚至超過花生、大豆的蛋白質(zhì)含量。然而，由于一般栽培棉品種的種子和植株具有色素腺體，而色素腺體中含有的棉酚及其衍生物對人和單胃動物有毒，棉酚是棉屬植物特有的化合物，這直接制約了棉籽作為食物資源的開發(fā)和利用。近日，來自8個國家的70多名科學(xué)家共同參與的國際合作項目----棉花基因組測序完成。該研究的學(xué)術(shù)文章《棉花基因組的多倍化及纖維的發(fā)育》發(fā)表在《自然》雜志上。研究中，科學(xué)家們結(jié)合傳統(tǒng)的Sanger測序與新一代454測序技術(shù)對雷蒙德氏棉基因組進行了組裝工作，獲得了其87.7%的全基因組序列，通過比較基因組以及進化分析發(fā)現(xiàn)，雷蒙德氏棉約在1300—2000萬年前經(jīng)歷了一次全基因組復(fù)制事件。這次復(fù)制事件很可能不是雷蒙德氏棉的第一次基因復(fù)制，早在約1億多年前，雷蒙德氏棉就可能經(jīng)歷了一次基因組復(fù)制事件。這些研究結(jié)果有利于人類認識古雙子葉植物基因組的復(fù)制機制。經(jīng)過雷蒙德氏棉基因組自身比對后，科研人員共鑒定出了2355個共性區(qū)域，并發(fā)現(xiàn)約有40%的旁系同源基因出現(xiàn)在不止一個共性區(qū)域，這表明了雷蒙德氏棉基因組在進化過程中可能經(jīng)歷過大量的染色體重排事件。
自2008年以來，棉花全基因組測序成為棉花基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的熱點問題。下一步要在該成果基礎(chǔ)上開發(fā)出快捷分子育種工具，實現(xiàn)基因組水平上的棉花分子設(shè)計育種，培育出高產(chǎn)、高質(zhì)、抗病抗旱的棉花優(yōu)良新品種。分子輔助設(shè)計育種和常規(guī)育種相結(jié)合是未來作物育種研究的必然發(fā)展方向，建立在基因組學(xué)研究基礎(chǔ)上的分子輔助設(shè)計育種，因分子標記數(shù)量巨大、且不受基因表達時間、顯隱性關(guān)系和環(huán)境條件的影響，大大提高了育種選擇的準確性，縮短了育種周期，提高了選擇效率。
參考文獻：Repeated polyploidization of Gossypium genomes and the evolution of spinnable cotton fibres. NatureVolume:492,Pages:423–427Date published:(20 December 2012)DOI:doi:10.1038/nature11798
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