-科学家首次发布高质量蛇瓜基因组
作者:王方
发布时间:2020-12-07
浏览次数:711
-科学家首次发布高质量蛇瓜基因组

 

 

蛇瓜是一种葫芦科植物,因其果形细长弯曲似蛇而得名,长度可达1.5~2.0米,瓜形奇特、色彩斑斓,果实营养价值丰富,是集观赏、食用和药用价值于一身的优良作物。对蛇瓜开展全方位研究具有重要意义。尽管在蛇瓜遗传改良方面已取得一些研究进展,但对蛇瓜基因组组成和进化关系的研究却并不多见。

近日,《园艺研究》在线发表了北京市农林科学院蔬菜研究中心(国家蔬菜工程技术研究中心)副研究员左进华团队与英国诺丁汉大学教授Donald Grierson团队、美国康奈尔大学BTI研究所教授费章君团队的研究论文,揭示了蛇瓜基因组及其果实成熟的调控机制。

该团队在国际上首次发布了高质量的蛇瓜基因组。研究人员采用第三代测序技术、Illumina测序和Hi-C技术相结合的方法,将99.89%的序列锚定到11条染色体上,最终生成了919.8Mb的基因组组装,包含202个contigs和69个scaffolds,N50长度分别为20.1Mb和82.12Mb,是迄今为止报道的葫芦科植物中最大的基因组之一。该基因组含有22874个蛋白质编码基因,而重复序列占整个基因组的80.0%,该研究为蛇瓜基因发掘和遗传育种提供了精准的基因信息。

系统发育分析解析了蛇瓜基因组进化历程和系统发育关系,结果表明丝瓜与蛇瓜的近缘关系最为密切,并在3300万~4700万年前由它们的共同祖先分化而来,这项结果与丝瓜基因组中报道的结果“在2860万~6710万年前由共同祖先分化而来”相比,将分化年代缩小至更精确的范围,并为丝瓜基因组进化提供了理论依据。该研究还通过与其他12个具有代表性的植物物种进行基因组比较分析,进一步解密了蛇瓜的前世今生。

此外,该研究还对蛇瓜果实3个不同成熟期进行了转录组测序和分析,在果实发育阶段,共鉴定出了480个差异表达基因,而在果实成熟阶段,则鉴定出4801个差异表达基因,并进一步系统解析了与果实品质如色泽、质地、抗病性、植物激素等相关候选基因在不同成熟期的表达谱。

该研究还以糖基水解酶家族构建了该基因家族系统发育树,分析了质地相关基因在蛇瓜和模式物种拟南芥以及近缘物种南瓜和丝瓜中的进化关系。研究发现,在两个糖基水解酶亚家族28和35中,南瓜和丝瓜是与蛇瓜基因家族关系最近的物种。该研究为葫芦科植物果实发育和成熟的调控机理研究提供了理论依据。



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