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中德科學家揭示甘薯起源:源自二倍體和四倍體祖先種種間雜交

瀏覽次數: 日期:2018-10-17

  上海辰山植物園(中科院上海辰山植物科學研究中心)和中國科學院上海植物生理生態研究所聯合德國馬克斯普朗克分子遺傳研究所和分子植物生理研究所的科研團隊在國際著名學術期刊《Nature Plants》上共同發表了揭示甘薯起源的重要論文。這是科學界在多倍體基因組學領域取得的一項重大突破,也是上海辰山植物園開園七年以來在科研領域獲得的帶有里程碑意義的突破,開創了多倍體復雜基因組分析的先河。

  我國以世界總種植面積50%的土地生產了全球80%以上的甘薯,產量近億噸。但是復雜的遺傳背景一直以來是制約甘薯研究的瓶頸,甘薯起源問題懸而未決。現在中德科學家繪制了甘薯基因組圖譜,揭示了這一重要作物的物種起源歷史。上海辰山植物園楊俊博士為該論文的第一作者。該研究得到德國洪堡基金會、科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、中國博士后基金會、上海市綠化和市容管理局和上海市科委等資助。

  據楊俊博士介紹,甘薯基因組共有約4.4億個堿基對,單組大小在700M到800M之間。雖然近年來高通量測序技術日新月異,但解析多倍體基因組仍然面臨著巨大的障礙。該研究不僅將絕大部分基因組序列定位到對應染色體上,還通過全新生物信息學方法,將六倍體的六組染色體分開,從而揭示:在甘薯的90條染色體中,有30條染色體來源于其二倍體祖先種,另外60條染色體來源于其四倍體祖先種;約50萬年前,二倍體祖先種和四倍體祖先種之間的一次種間雜交孕育了今天的重要作物。這一發現解決了甘薯起源的謎題,為合理利用甘薯近源野生種提供了嶄新的思路。

  國際甘薯基因組計劃始于2014年,由上海辰山植物園(中科院上海辰山植物科學研究中心)和中國科學院上海植物生理生態研究所張鵬課題組共同發起,聯合德國馬克斯普朗克分子遺傳研究所和分子植物生理研究所共同完成。該研究充分發揮了多邊合作優勢,歷時僅18個月,攻克了多倍體基因組組裝的世界性難題。該研究采用了Illumina測序技術,自主開發了一套全新的多倍體單倍型化分析軟件,成功地繪制了甘薯基因組的精細圖。這為其它復雜多倍體基因組測序提供了完善可靠的策略與技術,將大力推動資源植物功能基因組學研究的進程。

                                       

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