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中外學(xué)者Nature子刊解碼獼猴桃基因組
點(diǎn)擊次數(shù):974 發(fā)布時(shí)間:2013-10-25
來(lái)自中國(guó)和美國(guó)的植物科學(xué)家們組成的一個(gè)研究小組,在一項(xiàng)新研究中解碼了獼猴桃(kiwifruit)的DNA序列,推斷出這種水果的39,040種基因與包括土豆和西紅柿在內(nèi)的其他植物物種之間存在許多的遺傳相似性。這項(xiàng)研究還揭示了數(shù)百萬(wàn)年前獼猴桃基因組中發(fā)生的兩次重大進(jìn)化事件。研究結(jié)果發(fā)表在10月18日的《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院的劉永勝(Yongsheng Liu)教授,美國(guó)康奈爾大學(xué)費(fèi)章君(Zhangjun Fei)博士以及北京百邁客生物科技有限公司的鄭洪坤(Hongkun Zheng)是這篇論文的共同通訊作者。
費(fèi)章君說(shuō):“獼猴桃是一種重要的經(jīng)濟(jì)和營(yíng)養(yǎng)水果作物。由于它的*含量*,且具有均衡的礦物質(zhì)、膳食纖維和其他有益健康的物質(zhì)成分,長(zhǎng)期以來(lái)被稱作為‘水果*’ 。這一基因組序列將成為獼猴桃研究的一個(gè)寶貴資源,并有可能推動(dòng)育種計(jì)劃,改良水果品質(zhì)及抗病性。”
獼猴桃起源于中國(guó)西南部的山區(qū),其大概可能是在20世紀(jì)初傳播到*。當(dāng)時(shí)新西蘭的農(nóng)民發(fā)現(xiàn)了這種水果,并開(kāi)始將其作為一種商業(yè)作物進(jìn)行育種。像葡萄一樣,它是一種生長(zhǎng)在木本蔓生植物上的漿果,被歸類于杜鵑花目。諸如藍(lán)莓、茶樹(shù)和巴西堅(jiān)果等也屬于杜鵑花目。
當(dāng)科學(xué)家們觀察到獼猴桃DNA內(nèi)存在高比例的相似性時(shí),獲得了一項(xiàng)引人注目的研究發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示大約在2700萬(wàn)和8000萬(wàn)年前細(xì)胞分裂過(guò)程中發(fā)生了兩次不同尋常的災(zāi)禍,在全基因組復(fù)制多出一套額外的完整基因組導(dǎo)致廣泛的基因擴(kuò)增之后,又發(fā)生了廣泛的基因缺失。
費(fèi)章君說(shuō):“獼猴桃基因組經(jīng)歷了兩次近代全基因組復(fù)制事件。”
在基因復(fù)制過(guò)程中,額外的基因可發(fā)生突變,執(zhí)行以往不存在于獼猴桃中的全新功能。這一稱之為遠(yuǎn)古六倍化(hexaploidization)的過(guò)程,對(duì)于植物沒(méi)有不良影響,就獼猴桃而言,它還是極其有益的。
“復(fù)制導(dǎo)致了參與調(diào)控重要獼猴桃特征,例如水果*、類黃酮和類胡蘿卜素代謝的基因家族成員增加,”費(fèi)章君說(shuō)。
科學(xué)家們對(duì)在中國(guó)廣泛種植的一種品種:紅陽(yáng)獼猴桃(Hongyang)進(jìn)行測(cè)序,生成了這一序列草圖。他們將獼猴桃與其他的代表性植物物種,包括西紅柿、水稻、葡萄和擬南芥的基因組進(jìn)行了比對(duì),揭示出大約8000種基因共同存在于所有5個(gè)物種中。比對(duì)結(jié)果揭示了一些重要的進(jìn)化關(guān)系,包括與水果生長(zhǎng)、成熟、營(yíng)養(yǎng)物代謝和抗病性相關(guān)的發(fā)育基因。
在此項(xiàng)研究之前,已有針對(duì)獼猴桃*、類黃酮和胡蘿卜素代謝累積的廣泛研究報(bào)道,但卻從未獲得過(guò)對(duì)育種和改良至關(guān)重要的基因組序列數(shù)據(jù)。
費(fèi)章君說(shuō):“這一獼猴桃基因組序列代表了杜鵑花目的*成員,因而為比較基因組學(xué)和進(jìn)化研究提供了一個(gè)寶貴的資源。我們期望能夠繼續(xù)生成來(lái)自其他獼猴桃品種的基因組序列,調(diào)查獼猴桃的遺傳多樣性,闡明重要生物學(xué)過(guò)程的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。”