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上海师大与康奈尔大学两校教授联合发布菠菜栽培种基因组草图
作者: 来源:中青在线 2017-06-04

近日,上海师范大学生命与环境科学学院植物种质资源开发中心王全华研究员课题组和美国康奈尔大学费章君教授课题组联合发布了一个新的菠菜栽培种基因组草图,同时对120份野生和栽培菠菜进行了转录组变异等分析,在菠菜基因组结构和进化、抗病性、园艺特性和菠菜遗传多样性、进化与驯化方面提出了新的见解。

论文“Draft genome of spinach and transcriptome diversity of 120 Spinacia accessions” 发表在5月24日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

菠菜是重要的叶用蔬菜,含有丰富的类胡萝卜素、叶酸和维生素C等营养物质。菠菜原产于亚洲中部,现已在全球广泛种植,据报道,2014的年产量为2430万吨,我国菠菜产量占世界总产量的89%,是世界上最大的菠菜种植和消费国家。近年来,国内外菠菜的基因组学研究取得一定进展,但关于栽培菠菜的进化、驯化,以及菠菜基因组结构和进化等资料有限。

研究小组对一个菠菜自交系材料进行了全基因组测序及分析,并对广泛收集的120份野生和栽培菠菜进行了转录组测序。分析结果显示,菠菜基因组全长1009 Mb,富含重复序列,编码25495个基因。研究小组通过对转录组变异分析发现,与其他蔬菜作物(如番茄和黄瓜)不同,栽培菠菜品种的遗传多样性与它们的野生祖先没有太大差异,说明菠菜的驯化经历了较弱的瓶颈效应。这意味着菠菜的遗传改良还有很大的空间,而同时也给利用更精确的基因组标记来加快育种进程增加了困难。

尽管如此,研究小组在菠菜全基因组范围内确定了93个在驯化过程中发生的选择性清除,其中包含许多已知的QTLs和标记,如抽薹、开花,叶片数等人们所公认的驯化性状。此外,在野生和栽培菠菜间一组高度发散的基因组区域中也包含与菠菜重要性状相关的QTLs和标记。

这项全面的基因组和转录组分析,在菠菜抗病性、园艺特性和菠菜遗传多样性,以及进化与驯化等方面提供了新的见解;此外,该研究产生的基因组序列和转录组变异数据为促进菠菜研究和育种改良提供了重要资源,可用于培育抗病性更强,产量更高,品质更好的菠菜品种。