我國科學家成功破譯花生基因組密碼

2019年05月16日08:49  來源:光明日報
 
原標題:我國科學家成功破譯花生基因組密碼

記者日前從福建農林大學獲悉,該校庄偉建教授科研團隊的研究成果“栽培種花生基因組揭示了豆科植物的核型、多倍體進化和作物馴化”於日前在國際學術權威刊物英國《自然·遺傳學》雜志在線發表。該項研究在全世界范圍內首次破譯了四倍體栽培種花生的全基因組,標志著我國在栽培種花生基因組研究方面處於國際領先水平。該成果對全球花生的遺傳改良具有重大貢獻,對我國乃至全球農業的基礎研究具有重要意義。

我國是世界種植花生第一大國,種植面積達7500多萬畝,產量達1700萬噸,佔世界總產量約40%,佔全國油料作物總產(不含大豆)近50%,其種植業產值達1200億元,居全國農作物(水稻、小麥、玉米之后)的第四位。在當前我國油料短缺嚴峻、食用油66%依賴進口情況下,花生生產關系國計民生。鑒於花生的重要經濟價值,近十多年來,國際上積極開展花生的基因組研究。但因四倍體栽培種花生基因組大、復雜,A、B兩個亞基因組相似性高,一直未能獲得突破性進展。

為破譯栽培種花生的基因組,庄偉建率領的科學家團隊利用具有全國70%育成品種血緣的獅頭企為材料,利用三代單分子測序技術、染色體構象捕獲技術和超高密度遺傳圖譜,以及其他生物信息學、遺傳學、功能基因組學等手段,突破復雜基因組組裝的困難,獲得了高質量的重疊群和基因組支架,組裝總長達2.54 Gb,佔花生基因組總長94.1%﹔進而精確組裝到20條染色體水平(全長2.51Gb)的高質量四倍體花生基因組。這是世界上第一個完成花生全基因組測序和染色體精細結構框架注釋的花生基因組,為准確研究基因功能、表達、劑量效應和遺傳模式奠定堅實基礎。

據庄偉建介紹,該項研究除了在國際上率先完成並公布了栽培種花生全基因組測序組裝和精細結構框架,還首次全面揭示了花生及其他豆科物的染色體起源、核型進化和栽培花生基因組結構變異,深入揭示了花生基因組含量變化及與種子大小、抗病性、油脂代謝和固氮的關系,揭示了栽培花生的起源、物種進化和栽培馴化,闡明了花生基因組在助推花生分子育種和基礎生物學研究方面的重要作用。

“花生的產量、品質、抗性都是基因控制。長期以來,四倍體花生基因組研究一直未能破譯,像花生的黃曲霉污染等難題一直未能解決,嚴重影響了花生生產問題解決和產業發展。”中國工程院謝華安院士評價說:“庄偉建教授率領科研團隊高質量破譯栽培種花生全基因組序列精細結構,對一些重要生物學問題進行了系統深入的解釋,取得了重大突破。這對花生的基礎和應用研究將起巨大的推動作用,使花生的全基因組選擇育種、精准育種成為可能,可大大提高花生產量、品質、抗性、安全新品種育種效率,一些復雜問題有望解決,對促進我國和世界花生產業可持續跨越式發展具有重大意義。”(記者高建進)

(責編:許心怡、崔元苑)

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