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中科院遺傳所成功解析鹽芥基因組序列
2012-07-13
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中國科技網(wǎng)訊 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的謝旗、王秀杰、陳受宜、儲成才研究員所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)和深圳華大基因研究院王俊研究員、美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的Han Bohnert教授以及美國普渡大學(xué)朱健康教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)密切合作，成功解析了鹽芥的全基因組序列，并找到了一些鹽芥耐受極端環(huán)境機(jī)制的一些線索。該研究于7月9日在線發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》上。
鹽芥是一種有花的鹽生植物，與雙子葉植物研究中所常用的模式植物擬南芥親緣關(guān)系較近。最重要的是，鹽芥具有對高鹽、干旱和低溫等非生物脅迫極高的耐受能力，使得鹽芥成為研究植物耐受非生物脅迫逆境機(jī)理的理想材料。
研究人員利用一種層級拼接方法對測序技術(shù)所得到的短序列進(jìn)行了成功的拼裝，將其中80%的序列整合到鹽芥的7條染色體上。進(jìn)化分析顯示，鹽芥和擬南芥大約分化于700萬到1200萬年之前。分化后的鹽芥基因組獲得了大量的轉(zhuǎn)座子序列，約占其全基因組序列的52%，這一比例是擬南芥的4倍。結(jié)合基因結(jié)構(gòu)、序列同源性及表達(dá)信息等特征，研究組預(yù)測到鹽芥基因組存在編碼蛋白基因28457個，其中大部分基因與擬南芥具有一定的同源性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，與擬南芥相比鹽芥存在更多的“應(yīng)激響應(yīng)”基因，這些基因通過大片段基因加倍和基因串聯(lián)加倍兩種基因加倍事件而得到加倍。通過比較基因組學(xué)和定量表達(dá)分析顯示，更多的葉表面蠟質(zhì)、更強(qiáng)的離子轉(zhuǎn)運(yùn)和更快的ABA響應(yīng)等過程使得鹽芥具有更好的高鹽耐受性。
鹽芥全基因組序列的完成，為開展重要農(nóng)作物的分子設(shè)計(jì)改良、提高植物耐受非生物脅迫能力以及對我國沿海灘涂和西部土地的開發(fā)利用，保障國家糧食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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