【科研大事记】棉花基因组重测序取得重大突破

来源: 发表日期:2018-06-27 浏览量:3449

  今年5月份,是棉花基因组飞速发展的一个月,国际权威期刊Nature Genetics在线发表了2篇棉花基因组重测序的文章,现在带大家详细地回顾一下:

  陆地棉基因组研究

  河北农业大学华北作物种质资源研究与利用教育部重点实验室马峙英教授团队完成的“Resequencing a core collection of upland cotton identifies genomic variation and loci influencing fiber quality and yield”,标志着我国在陆地棉基因组变异和纤维性状遗传领域取得重大进展,棉花核心种质重要性状表型、基因组变异和分子标记鉴定以及新基因发掘跃居国际领先行列,为深化作物基因组研究提供了重要依据,为棉花重要性状定向育种提供了较为精准的标记和基因资源。

  该项研究首次完成了来自于中国、美国、澳大利亚等主要植棉国419份陆地棉核心种质(代表中国棉花种质资源库7362份陆地棉)的基因组重测序,平均测序深度达6.55倍,鉴定出3,665,030个SNP。

  基于这些SNP的全基因组关联分析,共鉴定出11,026个与13个性状显著关联的SNP(性状间去重后为7,383个),注释到7,398个基因(性状间去重后为4820个)。结合转录组分析,及进一步通过不同单倍型品种基因定量表达、基因超表达和基因沉默试验,首次鉴定出棉花开花和纤维起始新基因GhCIP1、GhUCE,纤维长度(伸长)新基因GhFL1、GhFL2,以及1个纤维强度(次生壁加厚)新基因Gh_A07G1769。这些发现为棉花重要性状定向育种提供了较为精准的标记和基因资源。

  Fig.1 Identification of the FD causal gene GhCIP1 on chromosome Dt03.

  Fig.2 Comprehensive diagram illustrating the relationships among chromosomes, associated SNPs and genes, traits, fiber developmental stages and transcriptome analysis.

  亚洲棉基因组研究

  武汉大学朱玉贤院士团队和中国农科院棉花研究所李付广所长团队、杜雄明课题组,北京大学及中国农科院农业基因组研究所合作完成的题为“Resequencing of 243 diploid cotton accessions based on an updated A genome identifies the genetic basis of key agronomic traits”的研究论文。

  该文利用三代测序技术PacBio并辅助Hi-C技术,对二倍体棉花亚洲棉基因组进行了升级,在此基础上对243份二倍体亚洲棉和草棉进行了重测序,对中国境内的亚洲棉种质资源的种子油含量、抗病能力、棉纤维发育等11个重要的农艺性状结合GWAS和QTL技术进行了鉴定。

  该篇研究文章的系列成果为棉花遗传研究和分子育种奠定了科研基础,加深了我们对中国亚洲棉群体进化的认识,为将二倍体棉花优良抗逆性状导入广泛种植四倍体棉花奠定了重要的遗传基础,同时也会加快棉花育种进程。

  Fig.1 Genomic divergence and geographic-relationship analysis.

  Fig.2 Both GWAS and QTL analysis identified the same region in the G.arboreum genome as being potentially important for seed fuzz development.

  综上,两篇论文研究成果为棉花遗传研究和分子育种奠定了科研基础,同时借助这些重测序数据及得到的显著位点,可以进行基因芯片的定制服务,从而可以加速分子育种的研究脚步。


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