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作者:王方 來源:中國科學報 發布時間:2020/12/9 14:47:37
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科學家獲得二倍體紫花苜?;蚪M

 

紫花苜蓿是最重要的種植飼草作物之一,被譽為“牧草之王”。紫花苜蓿還被用作輪作作物以增加土壤肥力,在醫藥以及功能保健方面也具有深度挖掘的潛質。盡管紫花苜蓿具有很高的經濟價值和工業需求,通過分子育種進行的改良卻非常有限。

高質量基因組的組裝和注釋是推動紫花苜蓿優良性狀相關遺傳基礎研究以及分子設計育種的重要基礎。但由于其為同源四倍體,組裝高質量的基因組較為困難,而組裝其二倍體祖先的高質量基因組可以為更好地研究四倍體紫花苜蓿的基因組結構和分子育種提供前提和保障。

近日,蘭州大學劉建全團隊在《園藝研究》發表論文。該研究以二倍體紫花苜蓿為材料,采用Illumina、Nanopore和Hi-C測序技術,將約793.2 Mb的基因組序列掛載到了8條染色體上,獲得了高質量的染色體級基因組組裝和功能注釋,其Contig N50為3.9 Mb。重復序列占基因組的比例約為55.55%,注釋得到了47,202個蛋白質編碼基因。

根據單拷貝基因的系統發育樹和分化時間估算分析,發現二倍體紫花苜蓿和蒺藜苜蓿在512 萬年前分開。利用這個高質量的基因組,進一步展開進化分析和比較基因組學分析,發現該基因組和四倍體紫花苜蓿的四套單倍型基因組具有很好的共線性,但與蒺藜苜蓿相比,發現了一個大片段的反轉和兩個大片段倒位。此外,還鑒定到489個抗病基因,并結合轉錄組數據對鑒定到的木質素和纖維素生物合成途徑的基因進行表達量分析。

該研究獲得的近完整、準確的二倍體紫花苜?;蚪M,是對最近組裝的四倍體紫花苜?;蚪M的重要補充,將為研究四倍體紫花苜?;蚪M結構以及改善紫花苜蓿的育種策略提供寶貴的基因組資源。

蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室、生命科學學院青年研究員任廣朋和生態學創新研究院青年研究員楊勇志為該論文通訊作者,博士研究生李傲和劉愛為并列第一作者。該研究得到了青藏高原第二次科學考察、國家自然科學基金面上項目和青年項目的資助。

相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41438-020-00417-7

 
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