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菊花脑基因组

菊花脑基因组为研究菊花的进化和药用性状的多样性提供重要信息

 
前沿
贝纳基因联合中国中医科学院中药研究所、湖北中医药大学、南京农业大学、安利植物研发中心和浙江农林大学首次完成了菊属植物菊花的全基因组测序工作,并完成了重要的药用菊花品种——杭白菊的全长转录组遗传信息发掘。此举让我国成为世界上首个完成菊属植物菊花全基因组测序的国家。
团队克服了在二代测序技术时代解决不了的高杂合、高重复基因组组装的难题,这一工作将极大的推动植物基因组尤其是药用植物基因组测序的发展。
菊属植物是一个非常大的种类,包括菊组和苞叶组两大分支,在每一个品种之下又有数量不等的栽培种,具有很高的观赏价值和药用价值。此次完成菊属植物全基因组测序,将有助于培育更具观赏价值、更具药用价值的菊属植物。
 
文章发表

标题:The Chrysanthemum nankingense genome provides insights into the evolution and diversification of chrysanthemum flowers and medicinal traits

期刊:Molecular Plant

影响因子:IF=9.3
 

物种概况
菊科植物大约含24000到35000个物种,多样性复杂。菊属植物染色体结构复杂,包含从2n=18到8n=72之间的各种染色体组结构。生产上作为菊花茶使用的菊花(以著名的杭白菊为例)是一个复杂的多倍体物种,由多套二倍体亚基组成。

测序策略

DNA测序策略
测序平台:GridION×5 (30×)
Illumina HiSeq 2000 (100×)

RNA测序策略
测序平台:PacBio
组织来源:根、茎、叶、花。
 
研究结果
1、Nanopore平台生成总数据量105.2 Gb,经base calling后99.5Gb的数据被用于后续分析,同时用二代数据进行校正混装,最终组装基因组大小2.53 Gb,覆盖了预估基因组的~82%。
2、菊花脑是现代驯化菊花的其中一个祖先物种;
3、共预测得到56,870个蛋白质编码。在菊科中,菊花脑的基因数量与向日葵和加拿大莴苣相近。同时还注释到了2,076个tRNA基因、55个rRNA基因、1,504个snRNA基因及579 个microRNA基因。
4、菊花脑基因组的演化受到了重复序列爆发及近期基因组复制事件的驱动,该基因组复制事件将菊属物种与向日葵分化开来。
5、菊花脑园艺及药用性状的变异主要与由旁系同源基因复制所引起的候选基因的扩张相关。
6、鉴定出了类萜合成酶(TS)基因和多个细胞色素P450依赖的加氧酶(CYP)基因的新Cluster,如TPS-a/CYP99和TPS-g/CYP79/CYP76等。
 
研究意义
1、全球首次对菊花基因组进行测序。
2、对菊属的物种多样性研究、遗传进化机制研究和分子遗传育种等研究工作具有重要的意义。
3、对研究具有重要药用价值的多倍体药用菊花—杭白菊具有重大的参考价值。
4、将极大推动药用植物基因组研究的发展,是本草基因组学研究的一项重要突破。
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