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第六十二期:解密甜橙基因组

主讲人:徐强老师

主持人:鄢文豪

本月26日,遗传学顶尖杂志《自然—遗传学》在线发表了我校甜橙基因组图谱研究成果。柑橘是我校优势学科,邓秀新教授领衔的团队对我国柑橘的遗传育种和基础研究做出了突出贡献。此次更是以一校之力,自主完成了甜橙基因组序列的测定。在序列的基础上更是讲述了甜橙进化发育的一系列故事,工作十分扎实,漂亮。今天我们非常荣幸的邀请了甜橙基因组解码工程的协调人,也是这篇nature genetics的第一作者,我校徐强老师近距离为我们带来甜橙基因组研究的前前后后。徐强老师是我校培养的优秀青年科技工作者,长期从事柑橘的果实颜色形成机制及柑橘基因组学研究,取得了一系列突出成果,其博士论文亦曾入选全国百篇优秀博士论文。

报告内容简记:徐老师先从目前国际上果树基因组的研究进展开始介绍。近年来,番木瓜,草莓,苹果,香蕉等经济作物先后测序。柑橘是世界第一大水果类经济作物,国际上对于其基因组的呼声日益高涨。柑橘研究人员也早早就筹划柑橘基因组的序列测定工作。其中国际柑橘基因组计划早在2003就启动了克里曼丁橘的测序计划。克里曼丁橘主要在地中海地区栽培,主要针对欧洲市场,其产量占世界柑橘产量不到10%,而世界66%的柑橘产量来自甜橙,因而甜橙的序列测定更具有意义。我校在离体培养过程中幸运的得到了一个双单倍体纯系材料,而这恰恰可以克服测序过程中柑橘杂合度过高的问题,是测序的理想材料。利用二代测序技术结合生物信息学分析技术,最终组装了甜橙的参考序列。在序列测定之后,研究人员利用多个生物信息分析软件并结合四个不同组织的RNAseq数据及最新的RNAPET技术得到了柑橘基因组约3万个基因的基因结构。尤其是利用RNA-PET技术可以准确的预测转录的起始点及终点。从数据质量看,本次甜橙基因组测序的质量较高,N50在以二代测序平台测序的几个物种中如可可,草莓等都高。
利用基因组信息,研究人员分析了甜橙和橘子及柚子的亲缘关系。甜橙杂合度极高,从染色体的核型看,竟然有一半以上的染色体找不到匹配的核型,而以SSR标记分析甜橙的基因型也发现了类似的高度杂合的规律。分析甜橙和橘子及柚子之间的多态性,发现来源于橘子和橙子的比例为3:1,而从测序的结果也证实了这个结论。甜橙以其丰富的维生素C含量而著称。进化分析表明柑橘与拟南芥具有相当的同源性,然而在VC的关键合成酶相关基因GaluR上则有显著的差异。其中的一类同源基因只在柑橘和番木瓜中找到。
柑橘的测序及相关分析是一个典型的Chinese work,在与国际合作团队的竞争中胜出,大家的通力合作是根本。本研究也发现了许多有趣的切入点:如杂合度较高的甜橙如何遗传?如何变异?其杂合度较高与其高品质之间是否有联系等等。
讨论环节大家针对基因注释,基因测序对柑橘研究的影响以及甜橙染色体高度不对称的机制及运用进行了探讨。