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Nature封面：关于土豆测序的那些事儿 【字体： 大中小 】 www.时间：2011年07月18日来源：生物通 编辑推荐： 生物通报道 以中国科学家为首，多国科学家组成的马铃薯基因组测序协作组近日在《Nature》杂志上发表文章，公布了马铃薯的高质量基因组草图。这也是本期的封面文章。 生物通报道 以中国科学家为首，多国科学家组成的马铃薯基因组测序协作组近日在《Nature》杂志上发表文章，公布了马铃薯的高质量基因组草图。这也是本期的封面文章。
马铃薯，又称土豆、洋芋、薯仔，是重要的粮食作物。破译马铃薯基因组序列可帮助科学家们从分子水平上了解马铃薯的生长、发育及繁殖过程，对改良和提高马铃薯的品种产量、品质和抗病性具有重要的意义。 这个庞大的国际小组利用Sanger、Illumina和罗氏454测序的组合，对双单倍体马铃薯进行了测序。之后，他们利用基因组草图来定位一种杂合二倍体马铃薯品系的序列读取，这种马铃薯与商业化种植的马铃薯更为相似。 研究小组分析了这两个品系的基因组序列，以及组织特异的转录组序列，鉴定出39,000多个蛋白编码基因，包括一些似乎与块茎形成和抗病虫害相关的基因。他们认为，这些基因组信息可充当一种资源来发现SNP，以便研究马铃薯多样性，并产生高质量性状的马铃薯作物。 马铃薯与番茄、烟草和茄子同属于一个植物家族。但马铃薯的基因组测序遇到了很大的挑战，因为大部分马铃薯品种是杂合的，同源四倍体植物包含了四个不同的基因组序列。于是，研究小组使用BAC-by-BAC的方法，试图对一种杂合二倍体的马铃薯品系（简称RH）基因组进行测序。它的序列数据可让人大致了解此品系的异质性，但还是比预想的要困难。 这促使研究人员将注意力转移到一种在遗传上更为同质的马铃薯，这种双单倍体马铃薯（简称DM）是通过组织培养方法培育的。研究小组通过Illumina GA、罗氏454和Sanger测序方法的组合来追踪844 Mb的DM基因组。 测序过程中，研究人员生成了727 Mb的基因组序列。有了这些序列在手，他们接着利用DM的基因组来协助定位杂合二倍体RH的全基因组鸟枪法片段。 之后，他们对来自不同组织、发育阶段和胁迫条件下的DM和RH样本的RNA进行了测序，获得了更多的信息，并对马铃薯基因组进行了注释，鉴定出39,031个预测的蛋白编码基因。在这些基因中，超过1/4编码了至少2个蛋白亚型。 通过基因组和组织特异的转录本分析，研究人员还鉴定出与块茎形成相关的基因，包括储存基因和编码淀粉合成途径中关键组分的基因，以及似乎影响抗病虫害的基因。将纯合的DM单倍体序列与杂合的RH序列进行比较，研究小组还得到了一些遗传突变的线索，这些突变可能与植物的近交衰退有关。 通过以上种种努力，研究人员对马铃薯的生物学有了大致了解，这些有助于马铃薯作物的最终改善。尽管如此，研究人员也提到，他们可能需要进一步改善测序技术，才能实现对四倍体马铃薯的测序，因为需要更长的读长来准确分辨单体型。（生物通 薄荷） 您可能感兴趣的生物通精选文章：
原文摘要 Genome sequence and analysis of the tuber crop potato Nature 475, 189–195 (14 July 2011) doi:10.1038/nature10158 摘要 Potato (Solanum tuberosum L.) is the world’s most important non-grain food crop and is central to global food security. It is clonally propagated, highly heterozygous, autotetraploid, and suffers acute inbreeding depression. Here we use a homozygous doubled-monoploid potato clone to sequence and assemble 86% of the 844-megabase genome. We predict 39,031 protein-coding genes and present evidence for at least two genome duplication events indicative of a palaeopolyploid origin. As the first genome sequence of an asterid, the potato genome reveals 2,642 genes specific to this large angiosperm clade. We also sequenced a heterozygous diploid clone and show that gene presence/absence variants and other potentially deleterious mutations occur frequently and are a likely cause of inbreeding depression. Gene family expansion, tissue-specific expression and recruitment of genes to new pathways contributed to the evolution of tuber development. The potato genome sequence provides a platform for genetic improvement of this vital crop. |
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