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农科院联合华大绘就木本棉全基因组图谱

摘要 : 继2012年完成雷蒙德氏棉基因组测序后,中国农科院棉花研究所、深圳华大基因研究院等又联合完成另一二倍体棉属植物——木本棉的基因组测序。5月18日,相关成果发表于《自然—遗传学》杂志。

继2012年完成雷蒙德氏棉基因组测序后,中国农科院棉花研究所、深圳华大基因研究院等又联合完成另一二倍体棉属植物——木本棉的基因组测序。5月18日,相关成果发表于《自然—遗传学》杂志。

据介绍,棉花属共包括46个二倍体棉种和5个已确认的四倍体棉种。所有的二倍体棉花物种均可能由一个共同的祖先进化而来,这个祖先随后多样化分化成8个组,包括A、B、C、D、E、F、G和K。而所有的四倍体棉花物种都是由A-基因组物种木本棉和D基因组物种雷蒙德氏棉物种间杂交形成。由于棉花属基因组的复杂性,对其进行遗传分析、基因组及功能分析非常困难,严重阻碍了棉花育种改良。

科研人员通过绘制高质量的木本棉基因组图谱,并结合雷蒙德氏棉基因组,对棉属进化机制及重要经济性状功能基因进行了初步分析。在该研究中,科学家对一株连续培育18代的纯系栽培木本棉shixiya1进行了全基因组测序。绘制出的高质量木本棉基因组大小约为1694Mb,是雷蒙德氏棉基因组的两倍左右。通过比较基因组学分析,研究人员发现造成两个基因组大小差异悬殊的主要原因是LTR插入和LTR基因家族的扩增。

此外,黄萎病是极具破坏性的棉花疾病,而雷蒙德氏棉对于该病毒具有很强的免疫力,木本棉和可可树却很容易受到侵害。研究人员在与抵抗疾病相关的基因区域中发现,NBS编码基因表达形式在这三个物种间发生了明显的差别。

专家表示,该研究将极大地推动对四倍体棉种及其他多倍体物种形成过程的揭示,为进一步研究棉花纤维质量和抗病虫灾害等重要农艺性状奠定了遗传学基础。

原文摘要:

Genome sequence of the cultivated cottonGossypium arboreum

Fuguang Li, Guangyi Fan, Kunbo Wang, Fengming Sun, Youlu Yuan, Guoli Song, Qin Li,Zhiying Ma, Cairui Lu, Changsong Zou, Wenbin Chen, Xinming Liang, Haihong Shang,Weiqing Liu, Chengcheng Shi, Guanghui Xiao, Caiyun Gou, Wuwei Ye, Xun Xu, Xueyan Zhang, Hengling Wei, Zhifang Li, Guiyin Zhang, Junyi Wang, Kun Liu et al.

The complex allotetraploid nature of the cotton genome (AADD; 2n = 52) makes genetic, genomic and functional analyses extremely challenging. Here we sequenced and assembled the Gossypium arboreum (AA; 2n = 26) genome, a putative contributor of the A subgenome. A total of 193.6 Gb of clean sequence covering the genome by 112.6-fold was obtained by paired-end sequencing. We further anchored and oriented 90.4% of the assembly on 13 pseudochromosomes and found that 68.5% of the genome is occupied by repetitive DNA sequences. We predicted 41,330 protein-coding genes in G. arboreum. Two whole-genome duplications were shared by G. arboreum andGossypium raimondii before speciation. Insertions of long terminal repeats in the past 5 million years are responsible for the twofold difference in the sizes of these genomes. Comparative transcriptome studies showed the key role of the nucleotide binding site (NBS)-encoding gene family in resistance to Verticillium dahliae and the involvement of ethylene in the development of cotton fiber cells.

 

来源: 中国科学报 浏览次数:75

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