再探猕猴桃基因奥秘

衡水视线 金津秀 2019-04-16 10:23:13
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再探猕猴桃基因奥秘  
 

再探猕猴桃基因奥秘

毛花猕猴桃 刘永胜供图

再探猕猴桃基因奥秘


 

■本报记者 王方

这项研究不仅证实了猕猴桃进化过程中两次近代基因组倍增历史事件对物种分化和物种形成的影响,而且进一步揭示猕猴桃富营养成分诸如维生素C、类胡萝卜素、叶绿素和类黄酮等的基因组学机制,为猕猴桃品质改良和遗传育种奠定了坚实基础。

猕猴桃起源于中国,大约100年前引入新西兰开始驯化和栽培。目前已在中国、新西兰、意大利、智利等10多个国家大规模种植,成为风靡全球的营养最为丰富的水果之一。在科学界,猕猴桃基因组学和功能基因组学备受关注。

猕猴桃基因组和功能基因组计划由安徽农业大学教授刘永胜团队和美国康奈尔大学教授费章君团队共同领导,参与单位包括四川大学、合肥工业大学、四川省自然资源研究院等高校和科研机构。日前,该团队相继在Plant Journal和Giga Science发表两项成果,进一步探索猕猴桃基因组的奥秘。

毛花猕猴桃基因组首揭示

猕猴桃因其独特的风味、富含多种营养成分而受到消费者青睐,被冠以“水果之王”和“维C之王”之美誉。猕猴桃属中具重要经济价值的栽培种包括中华猕猴桃、美味猕猴桃、软枣猕猴桃和毛花猕猴桃等。

早在2013年,刘永胜团队就在《自然—通讯》上发表了对我国广泛栽培的中华猕猴桃“红阳”进行的基因组测序及分析研究成果,绘制出猕猴桃全基因组序列草图。在这一基础上,研究团队日前利用三代测序技术(单分子测序)和三维基因组(Hi-C)技术,构建了毛花猕猴桃品种“华特”基因组的精细图谱。

“研究中遇到的主要难点和挑战是,猕猴桃基因组因为是雌雄异株生殖方式引起的高度杂合,基因组组装时杂合位点与重复序列不易区分。但我们利用最新三代测序技术很好地解决了这一难题。”刘永胜接受《中国科学报》采访时表示。

毛花猕猴桃,其果实维生素C含量大约是中华猕猴桃的6倍,且具有富含多种矿物质、高抗溃疡病、易剥皮、耐储藏等优点,逐渐受到猕猴桃科研工作者和产业界人士的重视和关注。江浙一带消费者喜食毛花猕猴桃并大规模种植。“华特”是浙江省农科院培育的优异毛花猕猴桃品种。

本次“华特”基因组组装质量非常高,组装后基因组的大小约为690.6Mb,N50为21.7Mb。大约99%的序列都能挂载到29条染色体上。毛花猕猴桃基因组包含43%的重复序列和42850个基因,其中39075个基因与其他物种高度同源。

“该研究还发现毛花猕猴桃和中华猕猴桃有较高的同源性,它们的分化时间大约为330万年前。”刘永胜介绍,两种猕猴桃基因组都经历了一次古代倍增和两次近代倍增,但毛花猕猴桃有1740个基因家族扩张,1345个基因家族收缩。

这项研究不仅证实了猕猴桃进化过程中两次近代基因组倍增历史事件对物种分化和物种形成的影响,而且进一步揭示猕猴桃富营养成分诸如维生素C、类胡萝卜素、叶绿素和类黄酮等的基因组学机制,为猕猴桃品质改良和遗传育种奠定了坚实基础。

这支团队希望,这张在染色体水平上组装完成的猕猴桃基因组高精度分子图谱,能为猕猴桃整个产业链功能基因挖掘和遗传改良提供理论参考和技术支持。

红心猕猴桃为什么红