最新Nature公布又一重要基因组序列

　　

生物通报道：来自Nature最新消息，美国农业部USDA，美国能源部联合基因组研究所(U. S Department of Energy Joint Genome Institute,DOE JGI)，普渡大学等多家科研机构联合公布了第一张豆科植物完整基因组序列图谱，并对基因组序列进行了史无前例的广泛分析，分析这种重要的豆科植物：大豆如何将四种关键的元素：光照，水，二氧化碳和氮转换称蛋白和油。相关序列和基因组分析结果由Nature杂志今天出版。

大豆（soybean）是一种其种子含有丰富的蛋白质的豆科植物，属一年生草本，是重要的油料、食用和饲料作物。大豆是豆类中营养价值最高的品种，在百种天然的食品中，它名列榜首，含有大量的不饱和脂肪酸，多种微量元素、维生素及优质蛋白质。对于这一重要的农产品基因组的解析对于日后维持全球食品安全，人类健康具有重要的意义。

组成这一研究团队的研究人员来自18个机构单位，历时15年进行大豆基因组的研究，这一团队利用全基因组鸟枪测序（whole genome shotgun sequencing）方法完成了大豆11亿个碱基对中85％序列的测定，这为解码其它2万多种豆科植物的基因组提供了关键的参考依据。

这也是目前利用全基因组鸟枪测序完成的最大植物基因组（1.1 gigabases），研究人员发现在这一基因组中，基因组复制发生在距今5900万年和1300万年间，产生一个复制率很高的基因组，其中近75%的基因以多拷贝存在。

USDA的遗传学家Randy Shoemaker, Perry Cregan, David Hyten等人是项目主要参与人，完成了建立遗传标记和发展大豆（Glycine max）遗传图谱等方面的工作，DOE JGI和普渡大学等处的研究人员也同样协助参与了此项目。

USDA的Shoemaker表示，完成这些序列的分析将有利于识别一些遗传标记，比如SNP，这对于了解农业重要特征调控具有积极的意义，通过对这些标记的分析，大豆培养工作人员能快速的断定后代植株是否携带了遗传标记，而不需等到这些植物成熟，这样就能节约时间，金钱和人力。

DOE JGI大豆生物技术国家中心主任，Gary Stacey博士认为这是大豆研究的一个重要里程碑，也为未来大豆农业发展开辟了一片新天地。

在这之前已经进行过豆科植物基因组的研究，比如俄克拉荷马Samuel Roberts Noble 基金会资助的Medicago truncatula的研究。这项为期5年，耗资4500万美元的计划由俄克拉荷马大学基因组技术高级研究中心负责。这种M. truncatula因其与重要食物作物如大豆、紫花苜蓿、花生、鹰嘴豆以及扁豆等相似，而且它也是植物生物学研究常用的模式植物。研究人员相信破译豆科植物的遗传信息将有助于促进大豆和豌豆作物的研究。可能的应用包括开发抗病和高产品系。

另外来自日内瓦大学的研究人员对菜豆（Phaseolus vulgaris）进行了基因组分析，这个以常见豆类基因组测序为目标而组成的国际联盟表示，这项计划将有助于科学家更好地理解抗旱和氮交换的遗传基础，最终改善农作物的产量。

菜豆基因组测序的较好目标，因为它的基因组相对较小——大约750到800个Mb——它不象其他经济类植物，较简单。研究人员表示“我们认为这项计划对于农业发展很重要。世界上另一种广泛生长的豆类是大豆，但是从遗传的角度来讲，它较混乱，而且基因组较大。”

（生物通：万纹）

原文摘要：

Genome sequence of the palaeopolyploid soybean

Soybean (Glycine max) is one of the most important crop plants for seed protein and oil content, and for its capacity to fix atmospheric nitrogen through symbioses with soil-borne microorganisms. We sequenced the 1.1-gigabase genome by a whole-genome shotgun approach and integrated it with physical and high-density genetic maps to create a chromosome-scale draft sequence assembly. We predict 46,430 protein-coding genes, 70% more than Arabidopsis and similar to the poplar genome which, like soybean, is an ancient polyploid (palaeopolyploid). About 78% of the predicted genes occur in chromosome ends, which comprise less than one-half of the genome but account for nearly all of the genetic recombination. Genome duplications occurred at approximately 59 and 13 million years ago, resulting in a highly duplicated genome with nearly 75% of the genes present in multiple copies. The two duplication events were followed by gene diversification and loss, and numerous chromosome rearrangements. An accurate soybean genome sequence will facilitate the identification of the genetic basis of many soybean traits, and accelerate the creation of improved soybean varieties.