中國熱科院科研團隊繪制出香蕉B基因組精細圖譜

本網訊(李瑩 記者 操戈 鄧衛哲)2019年7月15日,Nature Plants在線發表了中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所金志強研究員牽頭完成的題為Musa balbisiana genome reveals subgenome evolution and functional divergence的研究論文。該研究繪制了雙單倍體香蕉野生種Pisang Klutuk Wulung的精細基因組圖譜,對9份香蕉種質材料進行了重測序,并對44份香蕉樣品進行了轉錄組測序,獲得了香蕉B基因組的高質量基因組,研究結果為香蕉基因組進化及功能分化提供了新的見解。

圖為,香蕉A、B基因組特征比較。

香蕉是芭蕉科芭蕉屬重要的草本單子葉植物,因其果實營養豐富和良好口感倍受大眾喜愛,是全球鮮果交易量最大的水果。芭蕉屬真蕉組M. acuminate (A-基因組) 和M. balbisiana (B-基因組) 的種內或種間雜交,形成了現代豐富多樣的可食香蕉類型。然而,在長期的歷史進化過程中,香蕉A、B基因組的進化差異、染色體倍性變化規律、果實成熟與調控機制等重大科學問題尚不明確。為解析上述科學問題,中國熱科院啟動了香蕉B基因組測序與功能基因挖掘項目,經過多年的努力,取得了重大突破。

研究團隊利用PacBio單分子測序和Hi-C技術繪制了雙單倍體香蕉野生種Pisang Klutuk Wulung (B-基因組, 2n=2x=22)基因組精細圖譜。通過分析發現A、B基因組的近期分化發生在全基因組復制之后;與A基因組比較,B基因組的二倍化進程更敏感;多倍體香蕉A、B亞基因組之間頻繁發生了同源交換與重組。三倍體粉蕉 (Musa ABB group, cv Pisang Awak)中乙烯生物合成和淀粉代謝途徑基因顯著擴增,并且偏向于B亞基因組表達,從而增強了乙烯生物合成和淀粉代謝水平,極大地加快了粉蕉的采后成熟過程。總之,該研究獲得了香蕉B基因組的高質量基因組,為多倍體進化及亞基因組功能的研究提供了新的見解。據悉,該研究成果是中國熱帶農業科學院重視基礎研究、大力實施以基礎和前沿研究、推進“十百千”科技工程、促進原始創新成果產出的體現。

中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所副研究員胡偉稱,該項研究是在熱科院生物所金志強研究員的帶領下,在團隊從事香蕉遺傳改良研究二十余年的基礎上,聯合國內外十幾個科研團隊通過五年努力,完成了大量的實驗、測試和數據分析工作。熱科院生物所團隊成員周末幾乎沒有休息,晚上加班到一兩點是常事,最多的時候一天要發四五十封郵件與法國、美國等國外專家溝通交流,并需要與每個人反復溝通確認。熱科院生物所團隊的青年骨干胡偉、王卓、苗紅霞等,在研究最關鍵的時候,常常放棄周末休息和晚上陪家人的時間,一心鋪在項目研究上,但其家人不但沒有抱怨還鼓勵他們專注科研,不要操心家里的事。正是有了像胡偉這樣一批年輕科研人員能夠耐得住枯燥,沉下心來搞科研,該項研究才能順利完成,并得到國內外同行及國際權威科學雜志認可。

中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所金志強研究員、胡偉副研究員,以及法國農業研究國際合作中心Angélique D'Hont 教授為論文的共同通訊作者。中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所王卓副研究員、苗紅霞副研究員、劉菊華研究員、徐碧玉研究員,以及華大基因姚曉明、許春艷為論文的共同第一作者。此外還有32名科研人員參與了該研究。


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