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获得了首个兰花基因组全景图

作者:人文教育网   发布时间:2014-11-28 10:15:06   浏览:2022   来源:人文教育网


  11月25日,由国家兰科植物种质资源保护中心暨深圳市兰科植物保护研究中心教授刘仲健领衔的来自清华大学、台湾成功大学、中国科学院植物所、华大基因研究院、华南农业大学林学院以及比利时根特大学等多个研究单位的研究团队完成了小兰屿蝴蝶兰基因组和分析,获得了首个兰花基因组全景图。该研究成果“The genome sequence of the粤考网 orchid Phalaenopsis equestris”于2014年11月24日在线发表于国际顶级科学杂志Nature Genetics(自然遗传学),并将作为本期的封面文章

  兰科植物(兰花)作为植物界种类最丰富的家族之一,是植物多样性保护的旗帜物种,素有“植物界大熊猫”之称。兰花生物多样性的遗传基础,一直是悬而未决的问题。

  该研究对小兰屿蝴蝶兰进行了全基因组测序和组装。在此基础上进行基因预测,一共发现了29431个蛋白编码基因。有趣的是这些蛋白编码基因的平均内含子长度达到2922碱基对,这一长度显著超过了迄今为止所有植物基因组中平均内含子长度,进一步分析发现蝴蝶兰内含子中的大量的转座元件是蝴蝶兰超长内含子的主要原因。

  该研究搜索全基因组序列得到的342个同时涵盖其他七个单子叶和双子叶物种的单拷贝直系同源基因家族。基于这些基因家族进行演化时间推算的结果显示蝴蝶兰和其他单子叶植物的分歧时间为距今1.351±0.17亿年以前。和水稻、拟兰芥等碳三代谢以及玉米高粱等碳四代谢植物相比,小兰屿蝴蝶兰属于景天酸代谢附生植物。

  本研究是首次对景天酸代谢植物进行的全基因组测序。通过对景天酸代谢途径的六个关键基因家族的分析,发现其中四个基因家族在蝴蝶兰中发生了特异的基因重复和丢失。这些基因重复和丢失事件很可能与兰花中景天酸代谢途径的演化有重要贡献。

  “蝴蝶兰全基因组图谱”是世界上第一个完成测序和分析的兰科植物和景天酸代谢(CAM)植物的基因组图谱。它的完成填补了植物基因组研究的多个空白。全世界的大量兰花由于非法采集和生境破坏而濒临灭绝。兰花基因组的公布将使得全基因组水平对濒危兰花多样性和演化进行探索和研究得以实现,为兰花保护提供重要的理论依据和指导。

  同时,兰花全基因组序列也将为兰花遗传工程育种研究提供重要资源和基础,对于加速兰科植物保护、兰花品种创新、推进兰花相关产业链的发展和提升我国在生物学、碳汇研究、生物多样性以及环境气候变迁等领域的研究水平具有重要意义。

(责任编辑:方玮)

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