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纳米孔测序技术突破复杂高等植物菊花基因组测序

文章来源: 作者: 发布时间:2017年12月07日 点击数:
由中国中医科学院中药研究所和安利植物研发中心联合发起的菊花全基因组计划取得重大进展。该联合团队利用纳米孔测序技术突破复杂高等植物基因组测序,首次完成了菊属植物药用品种菊花的全基因组测序,并完成杭白菊的全长转录组遗传信息发掘。相关研究成果和基因组数据已于12月7日在植物研发中心的学术研究网站(www.amwayabrc.com) 上在线公布,并向全世界研究菊花的学术团队和非盈利组织免费开放。
菊属植物染色体结构复杂,包含从2n=18到8n=72之间的各种染色体组结构。生产上作为菊花茶使用的菊花(以著名的杭白菊为例)是一个复杂的多倍体物种,有多套二倍体亚基组成。菊属是一个非常大的植物分类单位,包括菊组和苞叶组两大分支。其中大家较熟悉的野菊花、甘菊、菊花、异色菊等都属于菊组,该分支植物主要特点为全部总苞片草质,边缘白色、褐色、棕褐色或黑褐色膜质。而在每一个物种之下又有数量不等的栽培种,例如菊花展上的数以千计的观赏菊花和著名的五大药用菊花都同属于一个品种--菊花。面对菊花的复杂染色体遗传结构以及丰富的种质资源多样性,进行菊花基因组测序对于揭示菊属物种的起源进化及物种多样性具有重要的意义。中国中医科学院中药研究所与安利植物研发中心发起了菊花基因组研究攻关,经过艰苦的努力,终于在菊属植物基因组研究中迈出了人类认知的重要一步。
项目团队利用纳米孔测序结合二代高通量测序技术对分布于江苏南京的野菊花品种进行的全基因测序、组装、注释及相关分析。共组装出了约3Gb基因组总长,鉴定出了101745个编码蛋白基因。接着通过比较研究发现,整个基因组中存在大量的重复序列,这个可能是整个菊属植物基因组较为复杂的原因。同时对多倍体菊花品种—杭白菊进行起了全长转录组比较分析,阐明野菊花和杭白菊直接存在极大的遗传上的亲缘关系。目前研究团队还在对相关研究结果开展进一步的深入研究分析。
中国本草基因组学研究团队在已完成灵芝、人参、紫芝、丹参、茯苓等基因组研究工作的基础上,再次在复杂基因组研究上取得了突破,在国际上创新应用纳米孔测序技术完成复杂高等植物菊花全基因组测序和组装。研究团队表示:“菊花基因组测序的完成不仅对菊属的物种多样性研究、菊花的遗传进化机制研究和分子遗传育种等研究工作具有重要的意义,而且对研究具有重要药用价值的多倍体药用菊花——杭白菊具有重大的参考价值。在本项目中,联合团队在全球应用纳米孔测序这一最新的测序技术在高等植物中完成了全基因组测序,并且克服了之前在二代测序技术时代解决不了的高杂合、高重复基因组组装的难题,相信这一工作必将极大的推动植物基因组尤其是药用植物基因组研究的发展,是本草基因组学研究的一个重要突破。”
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