用户名 密码

院所动态

我院领衔的国际芦笋基因组计划顺利完成

时间:2017-11-07 17:49 来源:蔬菜花卉研究所 作者:罗绍春
2017年11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志在线发表了《The asparagus genome sheds light on theorigin and evolution of a young Y chromosome》,即“芦笋基因组序列揭示早期阶段Y染色体起源与演化机制”,我院陈

2017年11月2日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志在线发表了《The asparagus genome sheds light on theorigin and evolution of a young Y chromosome》,即“芦笋基因组序列揭示早期阶段Y染色体起源与演化机制”,我院陈光宇研究员为该论文第一通讯作者,蔬菜花卉研究所周劲松副研究员与美国乔治亚大学植物生物学系Alex Harkess、华大基因许春艳为论文共同第一作者,标志着我院领衔的国际合作项目“芦笋基因组测序分析”计划顺利完成。

芦笋(Asparagus officinalis)属于典型的雌雄异株植物(仅约占被子植物的6%),具有独特的进化上较为原始的同型X、Y染色体,是研究植物性别决定与性染色体起源进化的模式植物。国际芦笋基因组计划由我院于2009年在第十二届世界芦笋大会上发起,2010年12月国际合作项目“芦笋基因组测序分析”在南昌正式签约实施,陈光宇研究员担任首席科学家。历经七年,先后有中国、美国、荷兰、意大利、德国、日本、泰国7个国家参与,获得多个国家自然科学基金项目资助。该项目首先采用二代测序(SBS)+三代测序(PacBio)+单分子光学图谱(BioNano)策略,成功获得1.205Gb高质量的雄性双单倍体(YY)芦笋全基因组序列芦笋参考基因组,contig N50高达88.16Kb,scaffold N50 达到1.24Mb,将93.7% scaffold 锚定至全部10条染色体参考序列上,预测了27,656个蛋白编码基因。然后通过比较基因组学与实验分析,在Y染色体上锁定一个X染色体缺失的长约1 M的非重组性别决定区域,从中鉴定出雌性抑制基因(SOFF)和一个雄性特征基因(aspTDF1),它们是独立连锁的,决定着芦笋雌雄性别。SOFF基因的γ射线诱变缺失突变体和自发移码突变体,结果都导致XY表型由雄性到雌雄同体转变;而γ射线诱导的Y染色体整个非重组区域缺失突变体,结果导致XY表型由雄性到雌性转变。分子系统学进一步分析表明,在天门冬属内,伴随着雌性抑制基因(SOFF)出现,随后非重组的性别决定区域膨胀,产生了一个具有功能活性的Y染色体。这些研究结果从分子水平证实了Brian 与Deborah Charlesworth关于植物性染色体起源进化经典的“两基因”假说,揭示了雌雄异株植物性别决定和染色体进化的分子机制。

芦笋基因组的解读,是我省科学家通过国际合作完成的第一个高质量的模式植物基因组序列分析,将极大推动芦笋功能基因组以及雌雄异株植物性别决定与染色体进化机理研究,拉开了芦笋分子育种序幕,为培育具有高产、优质、抗病虫害、抗逆、全雄、全雌等优良性状的芦笋新品种打下了良好的基础,对推动世界芦笋产业科技进步具有十分重大的理论和实践意义。

编辑发布:罗琳