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赖锦盛教授课题组在玉米基因组学方向再次取得重要进展

科研院 2018年07月31日 报道 浏览次数:

本网讯 我校赖锦盛教授课题组在玉米基因组学研究上又一次取得重要进展。研究成果以“Extensive intraspecific gene order and gene structural variations between Mo17 and other maize genomes”为题,于7月30日在国际著名期刊Nature Genetics上在线发表。

玉米是一种重要的粮食作物及经典的遗传模式植物。玉米自交系之间存在着广泛的遗传变异,不同杂种优势群之间的杂交后代表现出极高的杂种优势现象。以B73自交系为代表Reid和以Mo17自交系为代表Lancaster世界上最经典也是最著名的两个玉米杂种优势群,由B73Mo17杂交产生的后代曾经在全球范围内广泛种植。Mo17自交系及其衍生材料在我国玉米生产中也得到广泛应用。B73Mo17亲本构建的遗传群体长期以来被广泛应用到基因克隆、基因印记、杂种优势机理等玉米遗传学和基础生物学研究中。由美国科研人员为主的基因组学研究团队选用B73自交系为研究对象。B73基因组作为玉米的第一个参考基因组2009发表初步组装结果,并随后在2017年使用第三代测序技术进行了更新。鉴于Mo17基因组的重要性,赖锦盛教授课题组多年来一直致力于Mo17自交系高质量参考基因组的组装,以及Mo17基因组与其他玉米基因组的比较分析。

该研究用第三代测序技术(PacBio单分子测序技术,结合Bionano光学图谱技术及Illumina高通量测序,对玉米Mo17基因组进行组装,将大小为2.18GbMo17基因组的大约97%序列锚定到10条染色体上,达到目前已完成的玉米或其他复杂基因组组装中少有的水平之一 Mo17基因组共注释到38620个高质量的蛋白编码基因。通过比较分析,发现Mo17B73两个基因组存在大量遗传差异,其中比较特出的是,在染色体上的基因排列顺序至少10%的基因存在非共线性现象,同时基因组结构变异上至少20%的基因存在有可能导致蛋白编码功能改变的重要序列突变玉米不同自交系基因组间存在的遗传变异和其他物种内部的遗传变异比较来看,在程度上而言显得非常突出,因此这个研究结果在基因组学层面对玉米自交系间能够形成特别显著的杂种优势的原因提供了一个新的解释。

中国农业大学为该论文的第一完成单位。博士研究生孙思龙周英思博士后陈建、史俊鹏以及青年教师赵海铭为该文的共同第一作者。农业生物技术国家重点实验室、国家玉米改良中心、作物功能基因组与分子育种中心赖锦盛教授为该文的通讯作者。该研究得到了科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金资助


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