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中国热科院揭示香蕉亚基因组进化及功能分化规律

2019-07-16 08:58:19 农业部网站  中国热带农业科学院
  近日,中国热科院生物所联合华大基因、法国农业研究国际合作中心、国际生物多样性中心、美国罗格斯大学、中国热科院海口实验站等11家单位,绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung(BB基因组)的精细基因组图谱,揭示了香蕉A、B基因组的分化,二倍化进程中A、B基因组的特点、多倍体香蕉A、B亚基因组之间同源交换与重组规律等重要科学问题,为香蕉遗传改良奠定了重要基础。相关研究成果在线发表在国际著名杂志《Nature》子刊Nature Plants(IF=13.3)上。

  香蕉是芭蕉科芭蕉属重要的草本单子叶植物,因其果实营养丰富和良好口感倍受大众喜爱,是全球鲜果交易量最大的水果。芭蕉属真蕉组M. acuminate (A-基因组) 和M. balbisiana (B-基因组) 的种内或种间杂交,形成了现代丰富多样的可食香蕉类型。然而,在长期的历史进化过程中,香蕉A、B基因组的进化差异、染色体倍性变化规律、果实成熟与调控机制等重大科学问题尚不明确。为解析上述科学问题,中国热科院启动了香蕉B基因组测序与功能基因挖掘项目,经过多年的努力,取得了重大突破。

  研究团队利用PacBio单分子测序和Hi-C技术绘制了双单倍体香蕉野生种Pisang Klutuk Wulung (B-基因组, 2n=2x=22)基因组精细图谱。通过分析发现A、B基因组的近期分化发生在全基因组复制之后;与A基因组比较,B基因组的二倍化进程更敏感;多倍体香蕉A、B亚基因组之间频繁发生了同源交换与重组。三倍体粉蕉 (Musa ABB group, cv Pisang Awak)中乙烯生物合成和淀粉代谢途径基因显著扩增,并且偏向于B亚基因组表达,从而增强了乙烯生物合成和淀粉代谢水平,极大地加快了粉蕉的采后成熟过程。该研究获得了香蕉B基因组的高质量基因组,为多倍体进化及亚基因组功能的研究提供了新的见解。

  该研究得到了中央级公益性科研院所基本科研业务费、国家重点研发计划、国家香蕉产业技术体系专项资金等项目的支持。研究论文题为“Musa balbisiana genome reveals subgenome evolution and functional divergence”。中国热科院生物所金志强研究员、胡伟副研究员,以及法国农业研究国际合作中心Angélique D’Hont 教授为论文的共同通讯作者;中国热科院生物所王卓副研究员、苗红霞副研究员、刘菊华研究员、徐碧玉研究员,以及华大基因姚晓明、许春艳为论文的共同第一作者。此外还有32名科研人员参与了该研究。

  论文在线网址为:

  

香蕉A、B基因组特征比较

  香蕉A、B基因组特征比较
(责任编辑:徐义椿 )
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