Nature破解甜菜基因组秘密

　　

生物通报道  由德国比勒费尔德大学、西班牙基因组调控中心（CRG）、马克思普朗克分子遗传学研究所(MPIMG)等机构的研究人员组成的一个国际研究小组，第一次测序并分析了甜菜的甜味基因，并阐明了人工选择塑造这一基因组的机制。研究结果发表在12月18日的《自然》（Nature）杂志上。

如松饼、面包或番茄酱一类的食品共同点是什么？答案就是，它们都具有不同含量的精制白糖。而令人惊讶之处或许是，这种糖有可能源自于与菠菜或糖莴苣（chard）非常相似、但却更加甜美的一种植物：甜菜（sugar beet）。事实上，根据联合国粮农组织（FAO）的统计，这种植物生成的糖产量几乎占据了世界年度糖产量的30%。在过去的200年里，由于它所具有的强大的甜味剂特性，甜菜成为了世界各地种植的一种农作物。

甜菜是称之为石竹目（Caryophyllale）的一组开花植物中第一个完成基因组测序的代表性物种。石竹目由11,500个物种构成，包括有如菠菜、藜麦等其他一些重要的经济植物，以及诸如一些食肉植物或荒漠植物等具有有趣生物习性的植物。研究人员在甜菜基因组中发现了27,421个蛋白质编码基因，多于人类基因组中的蛋白质编码基因。比勒费尔德大学项目负责人Bernd Weisshaar说：“相比于已知基因组的所有其他开花植物，甜菜具有较少数量的转录因子编码基因。”研究人员推测，甜菜有可能包含了一些迄今为止未知的、与转录控制相关的基因，且甜菜中的基因互作网络或许以不同于其他物种的方式进化。”

目前许多针对性分析新型基因组的测序计划，也描述记录了目的物种中的遗传变异。该研究的领导者Heinz Himmelbauer说：“通常是通过高通量测序技术生成序列读值，然后将这些读值与参考基因组进行比对鉴别差异来做到这一点。”当前的研究进一步生成了来自其他4个甜菜品系的基因组组装序列。这使得研究人员获得了更好地甜菜种内变异图谱。总的来说，在整个基因组中发现了700万个变异。然而，作者们发现变异并非均匀分布：一些区域具有高遗传变异，而一些区域具有极低的遗传变异，反映出了两个小种群构建出了这一作物，以及人工选择塑造出了这种植物的基因组。

有了研究人员生成的这一甜菜基因组序列以及相关资源，未来的研究预计将进一步对自然和人工选择、基因调控和基因-环境相互作用进行分子解析，采取生物技术方法培育出满足生成糖类和其他自然物质等不同用途的作物。作者们称：“由于它的分类位置，甜菜将为未来的植物基因组研究奠定重要的基石。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The genome of the recently domesticated crop plant sugar beet (Beta vulgaris)

Sugar beet (Beta vulgaris ssp. vulgaris) is an important crop of temperate climates which provides nearly 30% of the world’s annual sugar production and is a source for bioethanol and animal feed. The species belongs to the order of Caryophylalles, is diploid with 2n = 18 chromosomes, has an estimated genome size of 714–758 megabases1 and shares an ancient genome triplication with other eudicot plants2. Leafy beets have been cultivated since Roman times, but sugar beet is one of the most recently domesticated crops. It arose in the late eighteenth century when lines accumulating sugar in the storage root were selected from crosses made with chard and fodder beet3……