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重磅!华农柑橘团队基因组解码“多胚”机理获

2019-11-27 06:39:03 柑橘树

在4月11日,《自然•遗传学》(Nature Genetics)刊物在线刊登了华农邓秀新院士领衔的柑橘团队在无性生殖行业取得的研究进度(Genomic analyses of primitive, wild and cultivated citrus provide insights into asexual reproduction)。这项工作中以柑橘原始种、野生种和栽培种的基因组为基本,采用较为基因组、遗传学和转录组等法子分析了柑橘“多胚”形成的分子基本,锁定了核心基因CitRWP。


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徐强专家教授

徐强专家教授为该论文通讯作者,我校博士生王霞、徐远涛、张斯淇及东南大学曹立副研究员为论文并列第一作者。我校信息学院马彬广、陈玲玲,生命科学研究技术学院陈春丽等多位老师及研究小组参与完成了该项目。该研究受到國家自然科学研究基金,中央高校常规科研业务费专项基金和973计划等项目的资助。

该研究完成了四个柑橘代表种的基因组,利用单分子测序技术(PacBio)搭建了迄今为止最为完整的柑橘基因组,其中Contig N50为2.2 Mb,是已经报道的柑橘基因组的18倍以上。基因组较为剖析发现柑橘品种独有的基因组区段大一部分为重复序列及未知功用的基因,大致有1/5的基因已知功用并富集在抗性、蛋白质水解及果胶裂解等生物学途径。本研究进一步对本室搜集的100份代表原始、野生和栽培柑橘发起深度测序并群体较为,剖析阐明原始柑橘的遗传多样性最高,栽培柑橘中的生殖和能量分泌相关的基因受到了选择。

种子由多到少、由大到小,以及生殖方式由单胚到多胚的变换是柑橘“原始-野生-栽培”全历程中最明显的演化法则之一。绝大都植物的胚由受精卵发育而来,而柑橘珠心组织的体细胞也可发育成胚,叫做珠心胚。大都柑橘品种一粒种子可发生2-10个珠心胚,进而出芽成多棵珠心苗,称之为多胚性。柑橘的多胚性是自然界中最稳定的无结合生殖类别之一,具有独一无二的研究与育种使用价值。本研究利用柑橘基因组平台优势融合前期搭建的遗传群体,针对性设计了恶劣表型混池测序和局部基因关联剖析的举措,将柑橘多胚位点定位到一段80-Kb的区域,包括11个候选基因。进一步精细解析发现候选基因CitRWP与多胚性状的关联水平最高,并表现出胚珠特异解释的特点,且在多胚的解释显著高出单胚。在多胚柑橘品种中,该基因发动子区域有MITE(Miniature Inverted-repeat Transposable Element)转座子插入,并在786份自然变异资源中与多胚性状完全共分开。

柑橘多胚基因的发掘和利用对于固定不动优良基因型、排除珠心胚的干扰、提高育种效率具有重要意义。在柑橘苗木繁育中常利用多胚性来出产整齐一致的砧木或品种,在柑橘驯化和栽培全历程中多胚性也常被人们利用储存优良基因型。本研究为进一步精确利用“多胚性”分子设计輔助柑橘育种提供基因资源,同时对于大田作物引入无结合生殖性状固定不动杂种优势也具有借鉴使用价值。

该篇论文也是我校柑橘团队基因组研究的又一成果。2013年,该团队在《自然•遗传学》(Xu et al, 2013, Nature Genetis, 45:59-66)刊登了柑橘(芸香科)第一例基因组,并分析了甜橙果实富含维生素C的分子基本。经由4年的勤奋,柑橘团队自主完成了5例基因组,从上游到下游建立起一套适合于多年生果树作物开展正向遗传学研究的法子,并在果实品质和无性生殖研究取得新进度。

揭露这篇论文刊登的四大理由

1外因之一:华农柑橘研究的国际性优势几代接力传承,“向上”的柑橘梦

重磅!华农柑橘团队基因组解码“多胚”机理获新进度

徐强指导研究生发起实验剖析

从我国柑橘学科奠基人、华中农学院前副院长章文才先生在我校播撒下柑橘的种子,再到我校校长邓秀新院士接过章老的大旗,一代又一代的柑橘人在祖国的各方地皮上的共同奋斗,将我校柑橘学科打造出成为国际性一流的学科,是国际性上活跃性的柑橘研究中心之一。

2012年, 31岁的徐强具体主持了甜橙全基因组序列图谱。该图谱成为当年国际性上最完整的甜橙基因组,同时也是我国自主完成的首个果树作物基因组,并入选由两院院士评选的“2012年内地十大科技进度新闻”提名。后来学科带头人邓秀新专家教授勉励徐博士抓住机遇,利用新兴的组学手段和柑橘特色的生物学问题融合起来。经历过4年的考验后来,徐强领着研究生一鼓作气,完成了柑橘原始种、野生种和栽培种等四个代表性物种的基因组,目前全世界一共刊登了六个柑橘基因组,我校柑橘团队成就了五个,包含国际性上柑橘(芸香科)第一例基因组,以及迄今为止最完整的柑橘基因组。利用柑橘基因组的平台,开发设计了一系列适合于多年生果树克隆基因的法子,并克隆了控制柑橘无结合生殖的核心基因,为进一步处置柑橘杂交育种受珠心胚干扰的问题迈出了牢靠的一步。

2外因之二:华农良好的联合革新的科研气氛

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