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科研進(jìn)展
昆明植物所解析極小種群野生植物漾濞槭全基因組 文章來(lái)源:昆明植物園 | 發(fā)布時(shí)間:2019-07-24 | 作者:馬永鵬 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 漾濞槭(Acer yangbiense),由于種群數(shù)量極少,從2003年發(fā)表新種開(kāi)始,就一直備受關(guān)注。2010年3月,云南省人民政府批復(fù)的《云省極小種群物種拯救保護(hù)規(guī)劃綱要(2010—2020 年)和緊急行動(dòng)計(jì)劃》(由云南省林業(yè)廳和云南省科學(xué)技術(shù)廳組織編制上報(bào))將漾濞槭列入云南省20個(gè)優(yōu)先拯救保護(hù)的極小種群野生植物。除此之外,漾濞槭隸屬于槭樹(shù)科的楓屬植物,該屬植物在產(chǎn)糖、用材和觀賞方面都具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護(hù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)漾濞槭已經(jīng)開(kāi)展了十余年的研究工作。目前已經(jīng)明確了其野外種群數(shù)量、傳粉生物學(xué)與種子散布特征,物種的遺傳樣性與種群結(jié)構(gòu)。目前,人工擴(kuò)繁數(shù)萬(wàn)株漾濞槭種苗,用于后續(xù)的種群回歸與復(fù)壯。近年來(lái)隨著全基因組測(cè)序成本的降低,使得從全基因組層面通過(guò)揭示物種的種群歷史動(dòng)態(tài)、長(zhǎng)期的適應(yīng)性演化與短期、尤其是近期的快速環(huán)境適應(yīng)等特征深度解析極小種群野生植物的瀕危機(jī)制成為可能。 2019年,極小種群野生植物綜合保護(hù)團(tuán)隊(duì)完成了漾濞槭全基因組測(cè)序、組裝,獲得了近于染色體水平的高質(zhì)量全基因組,也是目前首例槭樹(shù)科植物的全基因組報(bào)道。組裝完成的漾濞槭基因組大小約為666Mb,其Contig N50達(dá)到5.48Mb,Scaffold N50大小為44.92Mb;重復(fù)序列占比68.0%,28,320個(gè)蛋白編碼基因得到了從頭或基于同源基因的功能注釋?zhuān)煌ㄟ^(guò)BUSCO分析得到了95.5%的組裝完整性評(píng)估。更有意思的是,通過(guò)與葡萄的全基因組共線性分析顯示,漾濞槭在核心雙子葉共有的一次古基因組六倍化(即:γ加倍)事件后(core-eudicot common hexaploidization),沒(méi)有再經(jīng)歷過(guò)全基因組的重復(fù)事件;另外,與葡萄染色體相比,4、6和8號(hào)染色體未檢測(cè)到染色體間的插入或重排,說(shuō)明漾濞槭染色體中保留了大量祖先染色體成分。鑒于漾濞槭高質(zhì)量的全基因組信息以及染色體進(jìn)化特征,其地位可以替代葡萄成為無(wú)患子目染色體進(jìn)化分析最重要的參考基因組。 以上結(jié)果,以De novo genome assembly of the endangered Acer yangbiense, a plant species with extremely small populations endemic to Yunnan Province, China為題,發(fā)表于中科院分區(qū)生物類(lèi)1區(qū)期刊GigaScience上。該文是繼極小種群野生植物綜合保護(hù)團(tuán)隊(duì)在2019年發(fā)表在Trends in Plant Science(Sun et al., 24: 4-6)、GigaScience(Xu et al., 8:1-14)后的第3篇高水平研究論文。本研究獲得NSFC-云南省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目(U1302262)、國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2017FY100100)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃典型脆弱生態(tài)修復(fù)與保護(hù)技術(shù)研究專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2017YFC0505200)、中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KFJ-3W-No.1)、云南省科技人才和平臺(tái)計(jì)劃項(xiàng)目(2018DG004)與云南省科技創(chuàng)新人才計(jì)劃項(xiàng)目(2019HC015)的資助。
圖1 漾濞槭染色體的基因組基本特征、野外種群分布現(xiàn)狀以及基本的生物學(xué)性狀特征和在昆明植物園遷地保護(hù)成功的漾濞槭成熟植株。
圖2 漾濞槭基因組系統(tǒng)進(jìn)化以及基因家族的收縮與擴(kuò)張分析、共線性分析和漾濞槭的全基因組復(fù)制以及染色體進(jìn)化分析。 (責(zé)任編輯:李雪)
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