水果基因组，你知多少？

2016-05-23 刘同欣 诺禾致源

邻近夏季，除了一日三餐，想必大家吃的最多就是水果了，水果是指含有丰富的水分且大多数具有甜味可直接生吃的植物果实，水果不但含有丰富的营养物质，还具有保健作用，如水果可以降血压、减缓衰老、减肥瘦身、皮肤保养、明目、抗癌、降低胆固醇补充维生素等。

大家在享受水果的同时，有没有想过以下问题，我们平时吃的水果的基因组大小是多少？为什么橙子相比其他的水果更富含维生素C？本期小编给大家普及一下关于苹果、香蕉、葡萄、以及甜橙等水果基因组的知识。想不想更多的了解你心爱的水果哪？Come on，走起来！

Part  1

苹果

苹果是我们最常见的水果之一，苹果树在分类上属于蔷薇科、落叶乔木，其果实为球形，味甜且口感爽脆，富含丰富的营养。值得注意的是我们通常所说的苹果树其实是一个属的统称，苹果属大概有25个种。

2010年，意大利农业研究所和美国454测序公司，采用Sanger测序、454测序等方法对苹果的一个栽培种“全冠苹果”进行测序，获得了苹果的基因组。

苹果基因组约含有7亿多对碱基（预估742Mb，组装得到603.9Mb），并利用遗传图谱将组装得到的593.3Mb的基因组定位到17条染色体上。对其基因组分析发现苹果基因组中约有500.7Mb的序列为重复序列，占苹果整个基因组的67%。由于是高重复基因组，这给组装带来了一定的困难，组装ContigN50为13.4Kb，ScaffoldN50为1.54Mb。同时通过系统进化分析，发现苹果树祖先种出现距今大概5000~6000万年。获得苹果基因组后将有助于我们今后培育出更甜、更有营养的苹果[1]。

Part  2 

香蕉

接下来给大家介绍的是香蕉，香蕉在分类上属于芭蕉科芭蕉属植物，其味道香甜含有丰富的蛋白质、糖、钾、维生素A和C，同时也含有较多的膳食纤维，是较好的营养食品。同时香蕉还具有一定的医效作用，具有清热解毒，生津止渴等功效。值得骄傲的是中国是世界上栽培香蕉的古老国家之一，世界上主栽的香蕉品种大多由中国传去。在我国香蕉主要分布在广西、广东、海南和台湾等地区。

2012年来自法国的一个团队（法国农业发展研究中心、法国Genoscope中心、法国国家科学研究中心、法国埃夫里大学）用Illuminate GAIIx和Roche 454的方法对香蕉的一个品种小果野蕉（Musa acuminata）进行测序，获得了此品种的基因组。

测序得到基因组大小为523Mb，与苹果基因组类似，重复序列在香蕉的基因组中也占有较大的比例，其中最显著的就是转座子序列，占据了将近一半的基因组。通过分析，发现另一个有意思的现象是香蕉基因组竟然存在香蕉条斑病毒，而且这一病毒序列在香蕉基因组中的20几个位点都有存在，该研究成果发表在当年7月的Nature杂志[2]。获得香蕉基因组可为后续培育新的香蕉品种提供奠定研究基础。

Part  3

葡萄

第三个给大家介绍的是葡萄，葡萄为落叶藤本植物，在分类上属于鼠李目，葡萄科，葡萄属。世界上葡萄的品种很多，大概有上千种，总体可分为食用葡萄和酿酒葡萄。我国栽培葡萄的历史悠久，培育出了“牛奶”、“无核白”等品种，而大家熟悉的“玫瑰香”则属于欧洲品种，“巨峰”则属于日本品种。

2007年，葡萄的基因组就被法国科学家绘制出来，葡萄也因此成为人类完成基因组测序的第一种水果。

测序品种为法国的黑比诺葡萄，研究人员采用Sanger测序法，通过对几千个DNA片段进行测序，拼接最终得到葡萄基因组大小为490Mb。由于采用一代测序，测序组装的质量还是蛮高的，ContigN50为65.9Kb，ScaffoldN50达到2.07Mb。通过基因组分析发现葡萄中存在大量合成萜类以及单宁酸的基因，这些基因所占的比例远远超过了其他植物中所占的比例，萜类化合物可以用来产生酿造葡萄酒的特有香气[3]，这也从分子水平解释了葡萄酒特有香味的机制。

Part  4

橙子

最后给大家介绍的水果是橙子，橙子亦称为甜橙，分类上属于芸香科柑橘属植物。橙子是种植很久的一种杂合种，是由柚子和橘子杂交而成，最初起源于东南亚。橙子含有丰富的营养物种，其中富含多种维生素尤其富含维生素C，是膳食中维生素C的主要来源。在中国主要分布在甘肃、陕西二省南部、江西赣南、湖北、湖南、江苏、贵州、广西及云南东北部的高山地区等。

甜橙基因组序列在2012年被我国华中农业大学首先测序完成。由于橙子是个杂交种，基因组处于高杂合状态，这给基因组组装带来较大的困难，为了克服这种困难，我国科学家采用双单倍体测序方法成功绘制出了甜橙的87%的基因组序列，组装质量成为国际上最完整的甜橙基因组序列。

此次测序中，组装基因组大小为320Mb，ContigN50为49.89Kb，ScaffoldN50为1.69Mb。编码蛋白的基因数量为29,445个。对甜橙基因组分析，揭示甜橙基因组的进化历史，同时发现甜橙中与维生素C合成有关的基因出现基因扩增等现象，这很好的解释了橙子中为何维生素C含量较高的问题[4]。

本期水果基因组文章先给大家介绍到此，如有问题，欢迎大家踊跃留言。诺禾致源始终提供领先的基因组学解决方案，如果您有想法请携手我们一起，使最前沿的科学技术真正惠及于民，诺禾致源动植物De novo事业部竭诚为您提供最优质的服务~~

参考文献：

[1] Velasco R, Zharkikh A, Affourtit J, et al. The genome of the domesticated apple (Malus x domestica Borkh). Nat genet. 2010, 42(10): 833-9.

[2] D’Hont A, Denoeud F, Aury JM, et al. The banana (Musa acuminata) genome and the evolution of monocotyledonous plants. Nature. 2012, 488(7410): 213-7.

[3] Jaillon O, Aury JM, Noel B, et al. The grapevine genome sequence suggests ancestral hexaploidization in major angiosperm phyla. Nature. 2007, 449(7161): 463-7.

[4] Xu Q, Chen LL, Ruan X, et al. The draft genome of sweet orange (Citrus sinensis). Nat genet. 2013, 45(1): 59-66.

刘同欣（De novo事业部）丨文案

王钢丨编辑