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中国农科院作科所牵头绘制出小麦D基因组精细图

近日,中国农业科学院作物科学研究所研究员贾继增主导的研究团队在小麦D基因组测序研究中取得新进展,揭示了转座子(TE)在小麦基因组中的重要功能。该研究成果将极大加速小麦重要基因克隆和分子育种研究。相关论文于2017年11月20日在线发表在《自然—植物》上。

小麦是世界上重要的农作物之一,其基因组巨大且复杂,转座子含量特别高,导致基因组测序组装异常困难。粗山羊草是小麦D基因组的供体种,对小麦品种改良至关重要。该研究团队在2013年完成了粗山羊草基因组草图的绘制,成果发表于《自然》,被引用412次,成为高引论文。然而,受当时技术限制,组装水平有限,影响了深入研究和基因组信息利用。

近年来,团队利用二代、三代测序技术与最新组装技术,对D基因组重新测序与组装,将组装质量提高210倍,完成了染色体级别的D基因组精细图谱。利用高质量组装结果,准确进行了基因注释,构建了基因分布图、基因表达图、假基因分布图、重复序列分布图、甲基化分布图、重组率分布图和smallRNA分布图。研究发现,粗山羊草基因组中有一批基因近期发生复制。重点分析了转座子对基因组结构、基因复制、假基因形成与基因表达的影响,发现近1/2的基因中携带有TE,是已测序基因组中携带TE基因最多的物种,也是假基因数量最多的物种。TE通常抑制基因表达。该研究还首次将近30年来三代分子标记和之前检测到的重要农艺性状基因和QTL定位到小麦D基因组上,获得完整的整合图谱。

该研究得到了国家重点研发计划(2016YFD0101004)、国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程和“青年”启动资金等项目资助。中国农科院作科所副研究员赵光耀、邹枨为本文共同第一作者,研究员贾继增、孔秀英、毛龙为共同通讯作者。

(责任编辑:泉水)