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陆地棉(AD组)基因组图谱绘制完成

来源: 中国农业科学院棉花研究所 作者:陆才瑞 邹长松 商海红      访问统计:       添加日期: 2015-04-22

  由我所牵头主持,联合北京大学、深圳华大基因、武汉大学、河北农业大学、美国农业部南方平原研究中心等单位,共同完成了世界上广泛栽培的陆地棉(Gossypium hirsutum)的全基因组测序及图谱绘制,研究成果于日前在国际顶尖学术期刊《自然-生物技术》上在线发表,这是我所主导的棉花基因组测序研究团队继两个二倍体棉花基因组图谱绘制完成之后,在棉花基因组学研究领域取得的又一项突破性成果。

  据该项目的主要负责人李付广研究员介绍:“我国是世界上最大的纺织品生产国和消费国,在国民经济中具有十分重要的地位。该图谱的完成将对棉花重要农艺性状分子机制的解析、基因资源挖掘与利用、异源多倍体形成及演化等多个研究领域提供良好的支持,对我国棉花产业的可持续发展具有重要意义”。

  2007年12月,我所联合国内外优势科研单位,率先在国际上牵头启动了棉花基因组计划(Cotton Genome Project,CGP)。2012年8月,雷蒙德氏棉(D基因组)全基因组图谱绘制完成。2014年4月,亚洲棉(A基因组)全基因组测序完成工作。在上述工作的基础上,2015年4月,完成了四倍体棉花(AD基因组)基因组的测序、组装及分析工作。

  在本研究中,科研人员整合了全基因组散弹枪法、BAC-to-BAC、高密度遗传图谱构建等策略,对陆地棉遗传标准系—TM-1进行了全基因组测序和组装,最终获得了26条染色体。通过基因组注释,得到了76943个蛋白编码基因。利用比较基因组学方法,首次从全基因组水平揭示了四倍体棉花的是由A基因组的祖先和D基因组的祖先通过染色体融合而形成,并初步揭示了四倍体棉花基因组的进化规律。同时,通过两个二倍棉花和四倍体棉花不同纤维发育时期乙烯代谢通路的基因组比较和相关的实验证据,证实了乙烯调控纤维伸长的双向调节假说—纤维伸长发育过程中,乙烯过多和不足都会抑制棉纤维的伸长,这是不同棉种间纤维长度存在差异的重要原因之一。

  四倍体棉花-陆地棉(AD组)基因组图谱绘制完成,对于提升我国棉花科研水平,促进高产、优质、抗逆等重要性状形成的分子机制解析和棉花新品种的分子育种选育具有重要意义。同时也为阐明棉花的起源、进化、揭示四倍体棉种及其他多倍体物种形成过程奠定了坚实的基础。

  该项研究得到了国家科技部和国家自然科学基金委项目的支持。

 
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