PNAS特刊发文展望植物基因组测序的未来

　　

本月发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一篇文章介绍了植物基因组学的进展，并为全球植物基因组测序这一艰巨任务制定了路线图。

当今地球上栖息着近50万种绿色植物，它们在生态系统、人类健康和农业中发挥着重要作用。破译它们的基因组有望影响我们生活的方方面面，也许能够改善食品和药物，或增强生态系统稳定性。

然而，我们对绿色植物基因组的了解远远落后于生命之树上的其他分支，比如脊椎动物。尽管在具有全基因组序列信息的6,480种真核生物中，大约有13%（812种）是绿色植物，但相对于绿色植物的总量而言，比例还不到0.2%。

鉴于植物基因组测序的重要性，多名植物学家撰写了这篇题为“Green Plant Genomes: What We Know in an Era of Rapidly Expanding Opportunities”的文章。他们概括了一张路线图，将帮助全世界的研究人员实现这一雄心勃勃的目标。

这篇文章也是PNAS特刊中的十篇文章之一。这份特刊聚焦了地球生物基因组计划（Earth BioGenome Project），也被称为生物学中的登月计划，目标是在10年内对地球上所有已知的真核生物基因组进行测序和注释。

每种生物的基因组包含了执行生命过程所需的所有指令，因此基因组必然会相当复杂。测序和组装基因组将帮助研究人员了解各个物种的亲缘关系以及它们如何从其他物种进化而来，它们如何执行基本的生物学功能；以及它们如何与环境相互作用并对其作出反应。

与其它生物群体相比，植物的全基因组测序又格外困难。原因有很多，但主要是因为植物种类繁多，而且拥有高度可变且极其复杂的基因组。植物基因组通常是多倍体，基因组较大，杂合度也很高，具有高度重复序列。

此外，植物基因组的大小跨度也很大。被子植物螺旋狸藻的基因组仅为63 Mb，而百合科贝母基因组甚至超过100 Gb，而造成这种差异的主要原因是大量非编码DNA序列的存在。因此，破译植物基因组也就意味着挑战巨大。

本文作者提出了一个路线图，它将帮助全球科学界利用新的合作伙伴关系来收集样本，并利用软件和技术的最新进展来测序和组装高度复杂的植物基因组。有了这个新指引，相信植物学家能够以前所未有的方式推进植物基因组测序。

原文检索

Green plant genomes: What we know in an era of rapidly expanding opportunities

PNAS January 25, 2022 119 (4) e2115640118; https://doi.org/10.1073/pnas.2115640118