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中国热科院科研团队绘制出香蕉B基因组精细图谱

  • 发布日期:2019-07-26 17:13
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详细说明
 2019年7月15日,Nature Plants在线发表了中国热带农业科学院热带生物技术研究所金志强研究员牵头完成的题为Musa balbisiana genome reveals subgenome evolution and functional divergence的研究论文。该研究绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung的精细基因组图谱,对9份香蕉种质材料进行了重测序,并对44份香蕉样品进行了转录组测序,获得了香蕉B基因组的高质量基因组,研究结果为香蕉基因组进化及功能分化提供了新的见解。

图为,香蕉A、B基因组特征比较。

香蕉是芭蕉科芭蕉属重要的草本单子叶植物,因其果实营养丰富和良好口感倍受大众喜爱,是全球鲜果交易量最大的水果。芭蕉属真蕉组M. acuminate (A-基因组) 和M. balbisiana (B-基因组) 的种内或种间杂交,形成了现代丰富多样的可食香蕉类型。然而,在长期的历史进化过程中,香蕉A、B基因组的进化差异、染色体倍性变化规律、果实成熟与调控机制等重大科学问题尚不明确。为解析上述科学问题,中国热科院启动了香蕉B基因组测序与功能基因挖掘项目,经过多年的努力,取得了重大突破。

研究团队利用PacBio单分子测序和Hi-C技术绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung (B-基因组, 2n=2x=22)基因组精细图谱。通过分析发现A、B基因组的近期分化发生在全基因组复制之后;与A基因组比较,B基因组的二倍化进程更敏感;多倍体香蕉A、B亚基因组之间频繁发生了同源交换与重组。三倍体粉蕉 (Musa ABB group, cv Pisang Awak)中乙烯生物合成和淀粉代谢途径基因显着扩增,并且偏向于B亚基因组表达,从而增强了乙烯生物合成和淀粉代谢水平,极大地加快了粉蕉的采后成熟过程。总之,该研究获得了香蕉B基因组的高质量基因组,为多倍体进化及亚基因组功能的研究提供了新的见解。据悉,该研究成果是中国热带农业科学院重视基础研究、大力实施以基础和前沿研究、推进“十百千”科技工程、促进原始创新成果产出的体现。

中国热带农业科学院热带生物技术研究所副研究员胡伟称,该项研究是在热科院生物所金志强研究员的带领下,在团队从事香蕉遗传改良研究二十余年的基础上,联合国内外十几个科研团队通过五年努力,完成了大量的实验、测试和数据分析工作。热科院生物所团队成员周末几乎没有休息,晚上加班到一两点是常事,最多的时候一天要发四五十封邮件与法国、美国等国外专家沟通交流,并需要与每个人反复沟通确认。热科院生物所团队的青年骨干胡伟、王卓、苗红霞等,在研究最关键的时候,常常放弃周末休息和晚上陪家人的时间,一心铺在项目研究上,但其家人不但没有抱怨还鼓励他们专注科研,不要操心家里的事。正是有了像胡伟这样一批年轻科研人员能够耐得住枯燥,沉下心来搞科研,该项研究才能顺利完成,并得到国内外同行及国际权威科学杂志认可。

中国热带农业科学院热带生物技术研究所金志强研究员、胡伟副研究员,以及法国农业研究国际合作中心Angélique D'Hont 教授为论文的共同通讯作者。中国热带农业科学院热带生物技术研究所王卓副研究员、苗红霞副研究员、刘菊华研究员、徐碧玉研究员,以及华大基因姚晓明、许春艳为论文的共同第一作者。此外还有32名科研人员参与了该研究。

 
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