Nature子刊:科学家解析桃树基因组

【字体: 时间:2013年03月26日 来源:生物通

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  桃树(Prunus persica)是李属中的一种重要落叶乔木。日前,科学家们从纯合子型桃树获得了高质量的基因组序列,并对其进行了比较分析,文章于三月二十四日发表在Nature Genetics杂志上。

  

生物通报道:蔷薇科是进化树中的重要分支,生产多种水果和花卉,经济价值很高。蔷薇科中最有商业价值的要数草莓属Fragaria、蔷薇属Rosa、悬钩子属Rubus 和李属Prunus,不过这些植物的生长习性和果实类型等都存在较大差异。桃树(Prunus persica)是李属中的一种重要落叶乔木。日前,科学家们从纯合子型桃树获得了高质量的基因组序列,并对其进行了比较分析,文章于三月二十四日发表在Nature Genetics杂志上。

研究人员利用Sanger全基因组鸟枪法和Illumina测序平台,获得了桃树Lovell品种高达265 million的基因组,并且在整个染色体规模上进行了高质量的组装。研究共鉴定了桃树基因组中的27,852个蛋白编码基因和非编码RNA。此外,研究团队还对李属的其它14种植物进行了全基因组重测序,并由此分析了桃树的栽培驯化路径,提出了塑造桃树基因组多样性的主要遗传学瓶颈。

杨树和柳树这类快速生长的树木,是潜在的生物能源作物,人们一直希望能够从中有效提取纤维素乙醇和能量含量更高的燃料。不过要推广这些树木在生物能源领域的应用,就需要对其生理学和遗传学进行深入了解。现在桃树基因组就为此提供了线索,因为桃树和杨树的亲缘关系比较近。

“从DNA序列上来看,桃树和杨树的亲缘关系很明显,”美国能源部联合基因组研究所DOE JGI的植物项目带头人Jeremy Schmutz说。

文章指出,通过比较基因组学分析,桃树基因组不仅可以帮助人们改善相关作物的种植,还能增进我们对树木的基础生物学理解。研究团队选取了六种测序完全的植物,将其与桃树的141个基因家族进行比较,以阐明桃树的独特代谢通路。他们主要针对的是木质素生物合成通路,木质素是将植物细胞粘在一起的分子“胶水”,也是提取生物能源面临的关键性障碍。

研究人员指出,桃树的基因组特点使其可以成为,生物能源研究领域的理想植物模型。在此基础上,人们可以研究杨树等相关植物基因组中的基因,开发新方法以提高生物能源原料的产量。杨树基因组可以在DOE JGI's Plant Flagship Genomeshttp://bit.ly/JGI-Plants)中查到。

“我们关注的是,桃树基因组中一个被称为‘evergreen’的基因,因为该基因能够延长植物的生长期,”DOE JGI真核项目带头人Daniel Rokhsar说,在他的领导下桃树基因组的测序项目始于2007。“理论上说,在杨树中操纵这一基因,可以增加生物能源所需的原料。”

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

The high-quality draft genome of peach (Prunus persica) identifies unique patterns of genetic diversity, domestication and genome evolution.

Rosaceae is the most important fruit-producing clade, and its key commercially relevant genera (Fragaria, Rosa, Rubus and Prunus) show broadly diverse growth habits, fruit types and compact diploid genomes. Peach, a diploid Prunus species, is one of the best genetically characterized deciduous trees. Here we describe the high-quality genome sequence of peach obtained from a completely homozygous genotype. We obtained a complete chromosome-scale assembly using Sanger whole-genome shotgun methods. We predicted 27,852 protein-coding genes, as well as noncoding RNAs. We investigated the path of peach domestication through whole-genome resequencing of 14 Prunus accessions. The analyses suggest major genetic bottlenecks that have substantially shaped peach genome diversity. Furthermore, comparative analyses showed that peach has not undergone recent whole-genome duplication, and even though the ancestral triplicated blocks in peach are fragmentary compared to those in grape, all seven paleosets of paralogs from the putative paleoancestor are detectable.

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