两院院士Nature子刊携手发表基因组研究新成果

　　

生物通报道  来自中国农业科学院棉花研究所、深圳华大基因研究所、北京大学等机构的研究人员，报告称他们成功对栽培陆地棉（TM-1）进行了基因组测序，揭示出了其基因组进化的一些重要见解。研究论文发表在4月20日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

中国工程院院士、农业科学院棉花研究所的喻树迅(Shuxun Yu)研究员，中科院院士、北京大学朱玉贤（Yuxian Zhu）教授，以及美国农业部农业研究组织(USDA-ARS) John Z Yu博士是这篇论文的共同通讯作者。喻树迅院士长期从事棉花短季棉遗传育种研究。朱玉贤院士的主要研究领域是棉纤维发育和拟南芥细胞分化机制。

异源四倍体物种陆地棉（G. hirsutum L.）是世界上最重要的纤维作物和模式多倍体作物。棉花属共包括46个二倍体棉花和5个已经确认的四倍体棉种。所有的二倍体棉花物种均是由一个共同的祖先进化而来，这个祖先随后多样化分化为把各族，包括A、B、C、D、E、F、G和K。

起源于非洲的A-基因组二倍体物种与起源于墨西哥的D-基因组二倍体物种大约在500万-1000万年前(MYA)从祖先中分离出来。通过与亚洲棉（G. arboreum）(AA)相似的一种A-基因组祖先跨洋传播至新大陆，A-基因组物种和D-基因组物种于大约100万-200万年前在地理上重聚。随后，A-基因组祖先与新大陆上与雷蒙德氏棉（G. raimondii ）(DD)相似的一种D-基因组祖先杂交使得染色体加倍。由此生成的双子叶异源四倍体棉花分布于从美洲到西太平洋的地区，分化为至少5个确立的异源四倍体棉种(AtAtDtDt)，其中就包括陆地棉。陆地棉占据了全世界90%以上的商业棉生产（延伸阅读：南京农业大学Nature子刊发布新基因组序列草图 ）。

高质量组装异源多倍体植物基因组是一个艰难的任务，因为这种基因组极大，包含高度部分同源的亚基因组。近期一个国际团体报告称绘制出了17 Gb的单子叶异源六倍体作物小麦（Triticum aestivum）的基因组草图。另一项研究称，组装出了1,130-Mb异源四倍体欧洲油菜63% (712.3 Mb)的基因组。

在这篇Nature Biotechnology新文章中，中国的研究人员借助于5倍的BAC-to-BAC序列和一张高分辨率遗传图谱，利用181倍的双端测序（paired-end sequence）绘制出了陆地棉的基因组草图。他们组装出了2,173-Mb支架(scaffold)的88.5%，覆盖了89.6%~96.7%的AtDt基因组，锚定到26条假染色体上。将这一陆地棉AtDt基因组与已测序的二倍体亚洲棉及雷蒙德氏棉基因组进行比较，揭示出了保守的基因序列。研究人员发现，重复序列占这一AtDt基因的67.2%，来源于Dt的转座子(TEs)似乎比来自At的转座子更活跃。在异源多倍体化后AtDt基因组大小曾减小。在纤维性状方面A或At基因组有可能经历了正选择。CesA（纤维素合成酶）和ACO1,3不同调控机制协同进化有可能对陆地棉中纤维生成增多起至关重要的作用。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome sequence of cultivated Upland cotton (Gossypium hirsutum TM-1) provides insights into genome evolution

Gossypium hirsutum has proven difficult to sequence owing to its complex allotetraploid (AtDt) genome. Here we produce a draft genome using 181-fold paired-end sequences assisted by fivefold BAC-to-BAC sequences and a high-resolution genetic map……

作者简介：

喻树迅

男，1953年11月出生于湖北麻城，棉花遗传育种学家。1979年毕业于华中农业大学，2003年获西北农林科技大学博士学位。2011年当选中国工程院院士。现任中国农科院棉花所所长兼党委书记、研究员、博士生导师。兼任棉花生物学国家重点实验室主任、中国棉花学会理事长、农业部棉花生产专家顾问组首席专家、国家现代农业产业技术体系棉花体系首席科学家、“973”项目首席科学家、国际棉花基因组指导委员会遗传资源委员会主席等。
    他长期从事棉花短季棉遗传育种研究。

他长期从事棉花短季棉遗传育种研究。曾获国家科技进步一等奖1项，二等奖3项，省部级奖8项。主编、合著《中国短季棉育种学》等著作6部，发表论文137篇。他1995年获国务院政府特殊津贴，1995年入选“百千万人才工程”国家级人选，1997年入选农业部“神农计划”提名人，1998年被评为国家有突出贡献中青年专家，1999年获河南省五一劳动奖章，2006年获农业部首届中华农业英才奖，2009年获河南省中原学者称号，2010年获何梁何利科学与技术进步奖。1998年他领导的课题组获全国五一劳动奖状。

朱玉贤

男，1955年12月生，汉族，浙江富阳人。1982年本科毕业于浙江农业大学，1986年赴美国康奈尔大学攻读博士学位。1991年6月回国后一直在北京大学生命科学学院从事植物功能基因组学、特别是棉纤维发育的分子机理研究。2011年当选为中国科学院生命科学和医学学部院士。现任北京大学生命科学学院教授（1994年）、****（2001年）。

主要研究领域是棉纤维发育和拟南芥细胞分化机制。 已发表经同行评审的科研论文98篇，其中被SCI收录85篇（通讯作者或第一作者的SCI论文66篇），包括3篇植物科学国际最前沿刊物“植物细胞”，1篇美国科学院院报，1篇“分子与细胞蛋白质组学”，2篇“当代植物学观点”应邀综述论文，总影响因子超过300，篇均影响因子相当于世界植物科学排名10％的刊物。 2011年获国家自然科学二等奖。