中国农业调查钻探院作科所牵头绘制出大麦D基因组精细图,水稻D基因组完整图谱首绘成功

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据中国农科院最新消息,该院作物科学研究所研究员贾继增领衔的研究团队,在小麦D基因组测序研究中,揭示了转座子在小麦基因组中的重要功能,完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制,并首次获得一个完整的整合图谱。相关研究论文11月20日在线发表于《自然·植物》期刊上。

近日,中国农业科学院作物科学研究所研究员贾继增主导的研究团队在小麦D基因组测序研究中又取得新进展,该研究揭示了转座子在小麦基因组中的重要功能,研究成果将极大加速小麦重要基因克隆和分子育种研究。相关研究论文于2017年11月20日在线发表在《自然—植物》上。

贾继增介绍,小麦是世界最重要农作物之一,基因组巨大而且复杂,和其他作物相比转座子含量特别高。这使得小麦基因组测序组装异常困难。粗山羊草是小麦D基因组供体种,对小麦品种改良非常重要。该研究团队在2013年完成了粗山羊草基因组草图的绘制,研究成果在《自然》上发表,4年多来已被引用412次,成为小麦研究领域高被引论文之一。然而受当时技术条件所限,研究的深入与基因组信息的利用不足。

小麦是世界上重要的农作物之一,基因组巨大而且复杂,和其他作物相比转座子含量特别高,基因组超大,这使得小麦基因组测序组装异常困难。粗山羊草是小麦D基因组供体种,对小麦品种改良非常重要。该研究团队在2013年完成了粗山羊草基因组草图的绘制工作,研究成果在《自然》上发表。该文发表后在全世界产生了很大影响,4年多来已被引用412次,成为小麦研究领域的高引论文之一。然而由于当时技术条件的限制,组装的水平有限,因而影响了研究的深入与基因组信息的利用。

近年来,该团队利用二代、三代等测序技术与最新的组装技术,对D基因组重新测序和组装,将组装质量提高210倍,完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制。利用高质量的组装结果,准确地进行了基因注释,构建了基因分布图、基因表达图、假基因分布图、重复序列分布图、甲基化分布图、重组率分布图和smallRNA分布图。研究发现,粗山羊草基因组中有一批基因在近期发生了复制。

近年来,该团队利用二代、三代等测序技术与最新的组装技术,对D基因组重新测序与组装,将组装质量提高210
倍,完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制。利用高质量的组装结果,准确地进行了基因注释,构建了基因分布图、基因表达图、假基因分布图、重复序列分布图、甲基化分布图、重组率分布图和smallRNA分布图。研究发现,粗山羊草基因组中有一批基因在近期发生了复制。研究还重点分析了转座子对基因组结构、基因复制、假基因形成与基因表达的影响,发现有近1/2的基因中携带有TE,是已测序基因组中携带TE基因最多的物种,也是迄今为止报道的假基因数量最多的物种。TE通常还抑制基因的表达。该研究还首次把近30年来三代分子标记和之前检测到的重要农艺性状基因和QTL定位到小麦D基因组上,获得一个完整的整合图谱。

研究还重点分析了TE对基因组结构、基因复制、假基因形成与基因表达的影响,发现有近1/2的基因中携带有TE,是已测序基因组中携带TE基因最多的物种,也是迄今为止报道的假基因数量最多的物种。TE通常还抑制基因的表达。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程和“青年千人计划”启动资金等项目资助。中国农科院作科所副研究员赵光耀、邹枨等为本文共同第一作者,作科所研究员贾继增、孔秀英、毛龙等为共同通讯作者。

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