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    大麦基因组研究取得重大突破

    日期 2017-05-04   来源:生命科学部   作者:严明理 冯雪莲 杜生明  【 】   【打印】   【关闭

    图. 染色体构象捕获分析。a.接触概率随距离的衰减;b.染色体内接触矩阵;c. 间期染色体Rab1构型的图解模型;d.大麦叶的间期核;e. 染色体间接触矩阵;f.第一和第二特征向量相互作图。

      在国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金项目以及重点项目(项目编号:31129005,31330055)等资助下,澳大利亚默多克大学西部大麦联盟主任李承道教授团队和浙江大学农业与生物技术学院张国平教授团队参与的国际大麦测序联盟(International Barley Genome Sequencing Consortium,IBSC)在大麦基因组研究上取得了重大突破。该联盟主要成员来自德国、英国、澳大利亚、中国和丹麦等国家。相关研究成果以“A chromosome conformation capture ordered sequence of the barley genome”(利用染色体构象捕获技术进行大麦基因组测序)为题以Article的形式于2017年4月27日在线发表在Nature上。论文链接:http://dx.doi.org/10.1038/nature22043。该文被列为自然杂志当期的封面故事,同时还刊登了题为“基因组学:大麦基因组破解”的新闻报道。

      大麦是全球第四大禾谷类作物,且集饲用、啤用和粮食作物于一体,在我国曾是栽培面积达一亿亩以上的重要农作物之一。高质量的大麦基因组参考序列是大麦遗传与育种研究取得突破性成果的重要支撑。大麦基因组全长5.1 Gb,约为水稻基因组的11倍,含有3.9万多个蛋白编码基因,且多数为多拷贝,形成了复杂的基因家族,并富含转座因子,因此全基因组测序工作难度巨大。国际大麦测序联盟耗费了近10年时间,综合运用包括染色体构象作图和生物纳米作图等多种最先进的测序和组装技术,利用约2.5Tb大麦基因组测序数据,组装完成了一个包含4.79 Gb的大麦高质量参考基因组序列,每条染色体均被排成一个线性分子,其中94.8%的组装序列明确定位在大麦各条染色体上。这是科学家首次对大麦在长达一万年之久的驯化与选择过程中基因组发生遗传侵蚀(genetic erosion)的全面剖析,为有效拓宽栽培大麦日趋狭窄的基因库提供了应对策略。以此为基础,中、澳等国的科学家共同对他们长期关注的大麦麦芽品质相关基因进行了深入分析,明确了大麦麦芽品质相关基因的结构变异,为高品质大麦育种指明了方向,该工作对大麦种质资源利用及相关基因的克隆和鉴定工作都具有重要意义。上述研究成果也证明了张国平课题组提出的“我国的青藏高原及其周边地区是世界栽培大麦的一个重要进化和起源中心”论点。这些研究成果对我国大麦,尤其是西藏野生大麦研究工作的又一重要贡献,显著提升了我国大麦研究的整体水平和在国际同行中的地位,并将有力地推动我国大麦遗传育种研究以及产业的进一步发展。




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