云南大学最新文章公布辣木又一高质量参考基因组

2015-05-28 编辑：藏红花

辣木因其具有高蛋白含量和对干旱的适应在许多发展中国家作为多年生的作物广泛种植。近期来自云南大学，吉林大学等处的研究人员公布了高质量的辣木基因组草图, 组装出预测基因组91.78%的大小, 注释出来19465个蛋白质编码基因。这个参考基因组将开拓对辣木的研究, 促进应用基因组学手段对辣木的育种和改良。

生物通报道：辣木因其具有高蛋白含量和对干旱的适应在许多发展中国家作为多年生的作物广泛种植。近期来自云南大学，吉林大学等处的研究人员公布了高质量的辣木基因组草图, 组装出预测基因组91.78%的大小, 注释出来19465个蛋白质编码基因。这个参考基因组将开拓对辣木的研究, 促进应用基因组学手段对辣木的育种和改良。

虽然从1950 年起, 谷物的产量已经翻倍, 但是世界上仍有1/7的人营养不良, 而且这些人主要集中在欠发达国家。造成食物匮乏的原因很多, 其中一个原因就是人类食物主要是一年生的农作物, 如玉米(Zea mays)、小麦(Triticum aestivuml)、水稻(Oryza sativa)和蔬菜, 这些作物需要每年播种, 非常耗费人力和资源, 而且很多发展中国家的气候和生态条件并不适合种植这些一年生的农作物。然而,多年生的植物播种一次可以存活多年, 水分和营养的循环利用效率较高, 可以适应非常广泛的生态条件, 可能替代传统的一年生作物。但是到目前为止, 多年生的作物除了香蕉(Musa nana)、可可(Theobroma cacao)、木豆(Cajanus cajan)外, 基本都没有得到广泛的种植和食用。

近期一种原产于印度、巴基斯坦、尼泊尔的中小型的常青树辣木(Moringa oleiferaLam.), 也称鼓槌树、油赖木, 在农业和工业上越来越受到关注, 辣木的各个部位可以作为食物、入药或者用于工业生产, 也因其较高的蛋白、维他命、矿物质含量而在发展中国家广泛种植。

辣木可以在海拔0～1800m、年降雨量500～1500mm的地区种植, 适合干旱和半干旱的地区, 而这样的地区占地球陆地面积的37.0%, 发展中国家的干旱地区比重更大。许多地区正在大力推广种植辣木, 但关于辣木的基础研究还有许多空白, 这也限制了对辣木的进一步开发利用。

在这篇文章中，研究人员首次对辣木进行了全基因组测序, 组装了高质量的基因组并且完成了注释工作, 这些工作将极大程度地促进对多年生植物辣木的利用和研究。

研究结果表明组装出预测基因组91.78%的大小, 注释出来19465个蛋白质编码基因。研究人员也对辣木基因组和其他一些物种进行了比较基因组分析, 验证了辣木的系统发生地位, 鉴别了辣木的一些物种特异的基因家族和受正选择的基因, 这些基因可能帮助进一步鉴别与辣木的高蛋白、快速生长和抗逆相关的基因。这个参考基因组将开拓对辣木的研究, 促进应用基因组学手段对辣木的育种和改良。

至今为止, 还没有辣木科的植物基因组相关文章的发表, 使得辣木的基因组数据不仅对辣木的进一步研究很重要, 也对辣木科其他植物的研究意义非凡。由于相关研究的匮乏, 本文的研究在许多方面还不能得出确定性结论, 只是对于未来研究辣木有价值的特性建议性地指出方向。基因家族分析显示, 辣木拥有非常少的单拷贝基因家族和辣木特异基因家族, 以及注释出来的基因数目比一般的高等植物基因数目少很多, 许多基因家族收缩, 还有辣木的基因组大小非常小, 这暗示了辣木拥有非常精小的基因组, 也可能是辣木生长速度比较快的原因。

这篇文章专注于辣木基因组的特征以及辣木的特征形状, 找出了一些可能与高蛋白、耐热、耐旱、快速生长有关的基因。本文提供的基因列表不仅对将来辣木的功能研究, 也对未来辣木的育种、改良非常重要, 这或许能帮助辣木尽快被世界上粮食短缺以及干旱的地方作为多年生作物种植, 让辣木物尽其用。

原文检索：

田洋, 曾严, 张静, 等. 辣木(Moringa oleiferaLam.)的高质量参考基因组. 中国科学: 生命科学, 2015, 45: 488–497 Tian Y, Zeng Y, Zhang J, et al. High quality reference genome of Drumstick tree (Moringa oleiferaLam.), a potential perennial crop. Sci China Life Sci, 2015, 58, in press

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