2017年4月27日,Nature期刊以Article的文章形式題為“A chromosome conformation capture ordered sequence of the barley genome”(論文鏈接:http://dx.doi.org/10.1038/nature22043)公布了國際大麥測序聯(lián)盟(IBSC)在大麥基因組精細(xì)圖譜研究上取得的重大研究成果,該文被列為自然雜志當(dāng)期的封面文章,同時還刊登了題為“基因組學(xué):大麥基因組破解”的雜志社專題特別報導(dǎo)。浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院張國平教授曾任國際大麥遺傳學(xué)會主席(2012-2016),代表中國參與完成了該項研究,是該論文的共同通訊作者。
大麥?zhǔn)侨虻谒拇蠛坦阮愖魑铮壹曈?、啤用和糧食作物于一體,在我國也曾是栽培面積達(dá)一億畝以上的重要農(nóng)作物之一。高質(zhì)量的大麥基因組參考序列是大麥遺傳與育種研究取得突破性成果的重要支撐。大麥基因組全長5.1 Gb,約為水稻基因組的11倍,含有3.9萬多個蛋白編碼基因,且多數(shù)為多拷貝,形成了復(fù)雜的基因家族,并富含轉(zhuǎn)座因子,因此全基因組測序工作難度巨大。國際大麥測序聯(lián)盟耗費了近10年時間,綜合運用包括染色體構(gòu)象作圖和生物納米作圖等多種最先進的測序和組裝技術(shù),利用約2.5Tb大麥基因組測序數(shù)據(jù),組裝完成了一個包含4.79 Gb的大麥高質(zhì)量參考基因組序列,每條染色體均被排成一個線性分子, 其中94.8%的組裝序列明確定位在大麥各條染色體上。這是科學(xué)家首次對大麥在長達(dá)一萬年之久的馴化與選擇過程中基因組發(fā)生遺傳侵蝕(genetic erosion)的全面剖析,為有效拓寬栽培大麥日趨狹窄的基因庫提供了應(yīng)對策略。以此為基礎(chǔ),張國平教授團隊與澳大利亞李承道教授團隊共同對他們長期關(guān)注的大麥麥芽品質(zhì)相關(guān)基因進行了深入分析,明確了大麥麥芽品質(zhì)相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)變異,為高品質(zhì)大麥育種指明了方向,該工作對大麥種質(zhì)資源利用及相關(guān)基因的克隆和鑒定工作都具有重要意義。
在國家自然科學(xué)基金重點項目和國際合作項目(項目編號:31330055和31129005)等項目資助下,浙江大學(xué)張國平教授團隊在大麥基因組起源進化領(lǐng)域取得了一系列重大突破,該研究成果是繼證明“我國青藏高原及其周邊地區(qū)是世界栽培大麥的一個重要進化和起源中心”(Dai et al.,PNAS,2012,109: 16969-16973)和明確“現(xiàn)代栽培大麥基因組源于中東肥沃月灣和我國青藏高原地區(qū)的野生大麥,兩地野生大麥基因組對現(xiàn)代栽培大麥基因組的貢獻(xiàn)大致相當(dāng),但存在明顯的染色體及其片段上的差異”(Dai et al.,PNAS,2014,111: 13403-13408)之后取得的又一重大突破,對我國大麥,尤其是西藏野生大麥研究工作的又一重要貢獻(xiàn),顯著提升了我國大麥研究的整體水平和在國際同行中的地位,有助于我國大麥產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。
論文鏈接:https://www.nature.com/nature/journal/v544/n7651/full/nature22043.html
(農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院)
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