近日,以ok138太阳集团中国官方网站为通讯单位,以国内外相关科研院所、实验室等为合作单位,以李富生教授和董扬教授为共同通讯作者,以奎玲副教授、
Aasim Majeed
博士、王先宏副教授为共同第一作者,利用转录组、基因组、重测序结合生态繁育等技术对甘蔗近缘野生种——蔗茅(
Erianthus fulvus
,
E. fulvus
,
2n=2X=20
)开展研究的成果,以题为
A chromosome-level genome assembly for Erianthus fulvus provides insights into its biofuel potential and facilitates breeding for improvement of sugarcane
在中科院一区
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期刊
Plant Communications
发表(该期刊
2022
年影响因子
8.625
,原文链接
https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(23)00060-3
)。
该成果利用混合测序方法构建E. fulvus染色体水平的参考基因组,同时利用该基因组重建了“甘蔗属复合体”(Saccharum Complex)的系统发育,再次确定了蔗茅与甘蔗的亲缘关系。同时还鉴定了SWEET基因家族,确定了10个生物质能源相关性状的ortho-QTL区域,这不仅有助于更好地理解糖代谢途径,而且可以促进生物质能源的育种工作。此外,研究还阐明了E. fulvus在冷胁迫下的反应,并对其耐冷适应特性进行了相关解析。
在甘蔗育种中,通常认为决定其产量和蔗糖分性状的基因来源于甘蔗热带种,而抗逆基因则主要来源于细茎野生种,在目标性状基因聚合过程中,客观上存在不利基因的连锁问题,因此,试图单纯依赖常规杂交育种实现高产、高糖、抗病虫性和抗逆(旱、寒等)等多种性状兼具的聚合品种几乎是不可能的,所以常规杂交育种途径培育的商业化种植品种,总存在某些性状的不足。蔗茅是甘蔗属复合体植物中染色体数目最少(2n=20)、基因组最小(902Mb)的野生种资源,相对于甘蔗基因组大,遗传背景复杂,收获物蔗茎为营养体导致产量、品质等性状的表现受环境因素影响大等缺点,蔗茅在甘蔗基因工程育种中具有良好的优势,有望作为甘蔗遗传育种的“模式植物”。所以,蔗茅的全基因组测序是甘蔗基础生物学研究的一个里程碑,这可能有助于育种家未来的渐渗计划,探究甘蔗染色体遗传规律,加速甘蔗的高贵化育种过程做出卓越贡献。
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图1 E. fulvus基因组特征
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图2 E. fulvus基因组的进化特征
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图3 基于全基因组SNP的最大似然(ML)系统发育树
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图4 参与淀粉和蔗糖代谢的重要基因表达模式的热图
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图5 E. fulvus在冷胁迫下的适应性反应表征