我国在牧草领域完成第一个基因组测序

科技日报

发布时间:01-0920:35

张喆 科技日报记者 盛利

在我国西南地区海拔1600米至3100米的森林边缘地带及山坡草地上,有一种其貌不扬的草,名叫“鸭茅”。这种不起眼的小草,却是世界四大广泛栽培的禾本科牧草之一,不仅可用于青饲、青贮或调制干草,还因适应能力强、抗旱、耐瘠薄等,在边际土地及石漠化深度贫困区草牧业发展中发挥着重要作用。

1月9日,记者从四川农业大学获悉,该校张新全教授团队已完成了鸭茅全基因组测序工作,这是我国在牧草领域完成的第一个基因组测序,将为选育出更多优质、高产、适应性强的牧草提供有力保障。

阳光灿烂、雨水充足的夏季是不少植物“疯长”的季节,但对于鸭茅却格外难熬。高温高湿环境下,危害它生长的主要病害之一锈病极易滋生、蔓延,严重影响鸭茅的饲草产量和品质。过去,科学家主要用传统育种方法改良鸭茅的产量、品质和抗性,但培育一个新品种的需要约15年时间,效率底下。但借助分子育种的新技术,利用分子标记辅助选择技术(MAS)和基因编辑技术可大大加快育种进程,把育种周期缩短为8-10年,这都需要鸭茅的基因组信息库作为支撑才能实现。

1月9日,《我国在牧草领域完成第一个基因组测序》团队成员在鸭茅草场。采访对象供图

2000年起,张新全教授带领团队投身构建鸭茅基因组信息库的新领域中。可这项课题的难度却给了他们当头一棒,由于牧草基因组大、重复序列及杂合度都较高,这增加了基因组序列构建的难度,且我国尚未有牧草基因组的相关报道,无成功经验可借鉴。团队整整花了3年时间,团队试图利用二代测序的方法构建基因组序列,结果却大失所望。随后在团队张新全、黄琳凯教授的带领下,研究人员重新组建了植物遗传学、分子生物学、生物信息学等多学科交叉的攻关小组。经过在全球范围征集丰富种质资源,及采用测序新技术并融合生物信息学技术的攻关,鸭茅的全部40088个基因终于如同一幅画卷在团队眼前徐徐展开。

目前,张新全教授团队已在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal(植物生物技术)》在线发表了题为《鸭茅参考基因组组装为其系统进化和开花分子机制提供新的见解》的研究论文,首次公布了鸭茅的高质量参考基因组,这是我国第一个公布的牧草参考基因组。“这是一个质量较好的鸭茅基因组数据库,其相关质量指标是黑麦草基因组的50倍以上。”该论文第一作者四川农业大学黄琳凯教授表示,此前牧草领域全球范围内仅有三叶草和黑麦草基因组数据库,此次完成的鸭茅基因组包含了40088个基因,其中有1173个基因家族是鸭茅特有基因。“这些特有基因大多和草类植物适应能力强、抗旱耐寒相关,通过比较发现鸭茅和小麦较为近缘。因此,这些基因资源也可用于近缘作物小麦抗寒、抗旱等品质的遗传改良技术中。”他说。

如今,鸭茅基因组数据库已经开始在科研工作中发挥作用,其数据库网站已于去年8月上线,访问量近5000次。目前已有包括复旦大学、新西兰皇家科学院农业研究所等在内的中外学者访问网站,进行相关基因位置及表达的查找。

来源:科技日报

编辑:陈小柒

审核:王小龙

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