当前位置: 新豪天地登录网址 > 科学研究 > 正文

世界首个枣全基因组测序在河北农大完成,中国

时间:2019-10-08 02:39来源:科学研究
我国科学家率先完成枣全基因组测序 日前,河北农业大学教授刘孟军团队与深圳华大基因科技服务有限公司合作,在世界上率先完成枣树的高质量全基因组测序,使枣树成为世界鼠李科

我国科学家率先完成枣全基因组测序

日前,河北农业大学教授刘孟军团队与深圳华大基因科技服务有限公司合作,在世界上率先完成枣树的高质量全基因组测序,使枣树成为世界鼠李科植物和中国干果树种中第一个完成基因组测序的物种。《自然—通讯》2014年10月29日在线发表了该成果。刘孟军说,其团队自2010年启动枣基因组计划,从枣基因组大小测定、杂交群体建立和高密度遗传图谱构建等开始展开工作。2011年,与华大基因合作,相继攻克了高度复杂枣基因组的测序和填图补洞等一道道难关。该研究成功开展了对中国着名枣品种“冬枣”的全基因组从头测序,组装出高质量的枣基因组序列,总长达4.38亿个碱基,达到枣估测基因组大小的98.6%,并且将其79.55%的碱基锚定到了枣的12条假染色体上;预测出32808个蛋白质编码基因,发现大量的枣特色基因;特别是在第一号染色体上,发现与枣树独特生物学性状密切相关的高度保守区域,为揭示枣特殊生物学性状的分子机制奠定了基础。该研究还发现,枣的基因组在历史进化中经历了复杂的染色体断裂、融合及片段重组过程,但却没有发生最近一次的全基因组复制事件。研究人员首次发现枣果同时具有柑橘和猕猴桃两种积累维生素C的分子机制,即一方面半乳糖方法合成维生素C的途径得到大幅度加强,另一方面维生素C再生途径中的关键基因家族出现极显着扩张。此外,该研究还深入揭示了枣果大量积累糖分、枣树枝条的独特脱落习性及枣树极强的耐盐抗旱特性等优异性状形成的分子机制。这对加速枣树功能基因组学研究、促进枣树乃至鼠李科和其他果树的遗传改良和分子育种工作将产生深远影响。

国际权威科学杂志《自然通讯》日前在线发表了以河北农业大学教授刘孟军为通讯作者的枣基因组测序重大研究成果,标志着我国在世界上率先完成了枣树的全基因组测序,枣树也成为世界鼠李科植物和我国干果树种中第一个完成基因组测序的树种。 2010年,刘孟军带领其枣研究团队,在20多年科研积淀基础上,开始了自己的枣树“探月工程”。项目启动前,国内外有关枣树基因组测序的基础工作还非常薄弱,甚至连枣树基因组究竟有多大都还不清楚,更没有可用于基因组辅助组装的近缘植物基因组序列和枣的高密度遗传连锁图谱。刘孟军枣研究团队几乎是从零开始艰难的枣基因组计划,从枣基因组大小测定和高密度遗传图谱构建等点滴开始,有效克服了高度复杂的枣基因组的测序、组装和填图补洞等一道道难关,成功完成了对我国着名枣品种“冬枣”的全基因组测序。 项目组装出的高质量枣基因组序列,总长达4.38亿个碱基、达到枣估测基因组大小的98.6%,并且将其中80%的碱基锚定到了枣的12条假染色体上;预测出32808个蛋白质编码基因,从中发现了大量的枣特色基因;特别是在第一号染色体上,发现了一段与枣树独特生物学性状密切相关的高度保守区域,为揭示枣特殊生物学性状的分子机制奠定了基础。研究还发现,枣的基因组在历史进化中经历了复杂的染色体断裂、融合及片段重组过程,但却没有发生最近一次的全基因组复制事件。 项目在完成基因组测序组装基础上,对枣树的多个特殊和优异性状的形成机制进行了深度研究。枣果是世界上已知维生素C含量最为丰富的果品之一,高出苹果数十倍,也远超过以富含Vc着称的柑橘,甚至超过有“Vc王”之称的猕猴桃,但枣果为何能够大量积累人体必需却不能合成的重要营养素Vc,一直是个谜。项目通过比较基因组研究,结合果实发育期转录组测序和Vc代谢的深入分析,首次发现枣果同时具有柑橘和猕猴桃两种积累Vc的分子机制,这样一种高效积累Vc的机制在其他果树上尚未见报道。 此外,本研究还通过比较基因组、转录组测序和大量的室内外分析,深入揭示了枣果大量积累糖分、结果枝自然脱落习性及枣树极强的耐盐抗旱特性等优异性状形成的分子机制。研究对揭开枣树进化和生长发育之谜、加速枣树分子育种、推动枣业现代化和国际化将产生重大影响,对鼠李科乃至其他果树和木本植物的分子遗传改良也具有十分重要的理论借鉴和潜在应用价值。 枣树是我国栽培历史最为悠久、最具民族特色优势的果树之一。枣树原产我国黄河中下游地区,已有7000多年的栽培历史,现遍及除黑龙江和西藏外的几乎所有省市,栽培面积达到3000万亩,接近苹果和柑橘两大主栽果树,年产量600万吨,在干果中居第一位。我国枣树的栽培面积和产量均占到世界的99%。枣产品还是我国最具国际竞争力的果品和滋补食品之一。目前,枣产业已成为全国2000万农民的主要经济来源。此外,枣树具有极强的抗盐碱、抗干旱和耐瘠薄能力,在我国广大山、沙、碱、旱地区发挥着难以替代的作用。 项目得到了国家科技支撑、国家自然科学基金、河北省巨人计划、河北省高端人才计划、河北省科技支撑计划等多个项目的大力支持。今年9月,刘孟军枣研究团队被中组部、中宣部、人社部和科技部四部委评为“全国专业技术人才先进集体”。( 来源:中国绿色时报 作者:焦玉海 陈列 )

河北农业大学教授刘孟军在讲解枣全基因组测序研究情况。 河北农业大学29日透露,由该校教授刘孟军领军的30余名科技人员,历时3年多完成了枣全基因组测试研究成果,并于美国时间10月28日被国际权威科学杂志《自然通讯》在线发表,这标志着中国在枣基因组学研究方面达到了国际领先水平。该研究使枣树成为世界鼠李科植物中首个完成基因组测序的物种,对揭开枣树进化和生长发育之谜、加速分子育种等将产生重大影响。 据河北农业大学教授刘孟军介绍,自2010年始,该研究团队在20多年枣树科研积淀基础上,开始了枣树的全基因组测序研究。经30余名科技人员3年多的艰辛努力,终于在世界上率先完成了枣树的高质量全基因组测序工作。该研究项目共组装出438m的序列,占预估枣基因组大小的98%,同时把80%的序列锚定到了枣的12条假染色体上,注释出包括大量枣特色基因32,000多个,为枣后续的功能基因组学研究提供了大量的基因资源,为揭示枣特殊生物学性状的分子机制奠定了基础。 刘孟军称,在完成基因组测序组装基础上,该团队还对枣树的多个特殊和优异性状的形成机制进行了深度研究,通过大量比较基因组和转录组的深入分析,发现枣果同时具有柑橘和猕猴桃两种积累vc的分子机制,该机制在其它果树上尚未发现。此外,该研究还揭示了枣树抗旱、耐盐、枣果富含糖分等独特和优异性状形成的分子机制,对揭开枣树进化和生长发育之谜、加速分子育种、推动枣业现代化和国际化将产生重大影响,为鼠李科及其它果树和木本植物的分子遗传改良提供了十分重要的理论借鉴。 河北省科技厅农村处副处长杨佩茹称,该研究是河北省拥有自主知识产权的重大科研成果,枣全基因组测序的完成为未来枣树的育种、基因应用等专业技术攻关找到一把“金钥匙”,希望能积极推动科研成果的转化及应用,促进健康、农业和环境等领域的快速发展。 国家林业局科技司计划处副处长陈列表示,枣树为鼠李科重要栽培种,是中国古代着名的“五果”之一。目前,枣树已被引种到世界40多个国家和地区,仅中国的栽培面积就达3000万亩,年产量达600万吨,为2000多万农民的主要经济来源。枣全基因组测序的完成对枣树的高效栽培、精深加工等领域的技术创新提供了基础支撑,将为枣树的产业升级提供持续动力。 《自然通讯》杂志执行主编印格致表示,《自然通讯》是国际顶级学术期刊《自然》的系列子刊之一,属综合性学术期刊,在该期刊上发表的文章均经过两位以上世界着名科学家的审定通过,代表着某一领域取得了意义重大的研究进展。“希望将来有更多来自中国科学家的优秀科研成果在该期刊上发表”。 刘孟军,河北农业大学二级教授,中国园艺学会干果分会理事长,国际园艺学会枣工作组主席。其领军的“河北农业大学枣产业科技创新研究团队”,是唯一获得全国专业技术人才先进集体、中国园艺学会华耐科技奖和国际园艺学会奖的创新团队。 河北农业大学建于1902年,是中国建校最早的高等农业院校之一。该校现有国家级工程技术研究中心1个,省部级重点实验室28个。2006年以来,共承担国家和省部级重大科技项目790余项,鉴定科技成果500多项,专利200多项,年创社会效益百亿元。

本报讯(记者高长安、黄明明 通讯员师春祥)日前,河北农业大学教授刘孟军团队与深圳华大基因科技服务有限公司合作,在世界上率先完成枣树的高质量全基因组测序,使枣树成为世界鼠李科植物和我国干果树种中第一个完成基因组测序的物种。《自然—通讯》10月29日在线发表了该成果。

刘孟军说,其团队自2010年启动枣基因组计划,从枣基因组大小测定、杂交群体建立和高密度遗传图谱构建等开始展开工作。2011年,与华大基因合作,相继攻克了高度复杂枣基因组的测序和填图补洞等一道道难关。

该研究成功开展了对我国著名枣品种“冬枣”的全基因组从头测序,组装出高质量的枣基因组序列,总长达4.38亿个碱基,达到枣估测基因组大小的98.6%,并且将其79.55%的碱基锚定到了枣的12条假染色体上;预测出32808个蛋白质编码基因,发现大量的枣特色基因;特别是在第一号染色体上,发现与枣树独特生物学性状密切相关的高度保守区域,为揭示枣特殊生物学性状的分子机制奠定了基础。该研究还发现,枣的基因组在历史进化中经历了复杂的染色体断裂、融合及片段重组过程,但却没有发生最近一次的全基因组复制事件。

研究人员首次发现枣果同时具有柑橘和猕猴桃两种积累维生素C的分子机制,即一方面半乳糖方法合成维生素C的途径得到大幅度加强,另一方面维生素C再生途径中的关键基因家族出现极显著扩张。

此外,该研究还深入揭示了枣果大量积累糖分、枣树枝条的独特脱落习性及枣树极强的耐盐抗旱特性等优异性状形成的分子机制。这对加速枣树功能基因组学研究、促进枣树乃至鼠李科和其他果树的遗传改良和分子育种工作将产生深远影响。

《中国科学报》 (2014-10-30 第1版 要闻)

编辑:科学研究 本文来源:世界首个枣全基因组测序在河北农大完成,中国

关键词: