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参与的杜仲基因组是Molecular Plant 封面文章

已有 7609 次阅读 2018-3-6 21:22 |系统分类:论文交流| 杜仲, 基因组, 橡胶



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左边的树是橡胶, 右边的是杜仲,这两种植物都产橡胶!

我作为共同第一参与了该研究。


具体信息见过去的新闻报道:


中国林业科学研究院经济林研究开发中心杜红岩团队、乌云塔娜团队联合中国热带农业科学院橡胶研究所李德军团队及山东贝隆杜仲生物工程有限公司高瑞文团队合作完成杜仲基因测序,相关成果发布于《分子植物》。

杜红岩等人的研究发现,杜仲属基本菊类分支,与真菊I类和II类的分化时间可追溯到约1.29亿年前,杜仲经历了古老的基因组三倍化复制,无近期基因组复制发生。杜仲的环境适应机制可归因于逆境反应或次生代谢产物相关基因的显著扩张/高表达。与橡胶树一致,异戊二烯焦磷酸主要来自甲瓦龙酸途径;尽管杜仲和橡胶树SRPP/REF基因家族都存在显著扩张,与橡胶树SRPP和REF基因同时参与顺式橡胶合成不同,只有SRPP基因参与杜仲胶合成。杜仲FPS基因家族存在扩张并出现功能分化,产生了具有反式长链橡胶合成功能的II类FPS基因。此外,杜仲和橡胶树SRPP/REF和FPS基因家族成员属不同分支,暗示双子叶植物中橡胶生物合成为多起源。

该研究首次获得了杜仲高质量基因组序列并解析了杜仲环境适应及胶生物合成机制,对杜仲生物学研究、良种培育、种植及产业链形成具有重要意义。




杜仲既是名贵的中药材,也是最主要的硬橡胶胶源树种,因此具有重要的经济价值,但是目前对杜仲的基因组知之甚少。本报告植物材料选自湖北神农架野生杜仲单株,通过二代和三代测序及组装相结合的方法,得到了绞木目首个高质量的基因组。组装结果显示,杜仲的基因组大小为1.18Gb,Scaffold N50达到1.88Mb。通过对从头预测、同源预测及转录组预测三种注释方法结果的整合,得到26723条蛋白编码基因。通过对杜仲基因组中胶合成相关基因的分析发现,与产顺式胶的巴西橡胶树不同的是,杜仲合成长链反式聚异戊二烯的酶为法尼基焦磷酸合酶1,3和5(EuFPS1,3,5)。尽管杜仲中橡胶延伸因子/小颗粒橡胶蛋白(REF/SRPP)基因家族显著扩张,只有EuSRPP1基因与杜仲胶的生物合成相关,且进化分析表明,杜仲胶与巴西橡胶的产胶特征可能是独立起源,因此植物界的产胶特征可能是多起源的。结合基因扩张及转录组分析发现,杜仲的抗性强及生物活性物质含量高这些优良性状可能与其相关途径的基因扩张和高表达相关。本报告为揭示杜仲胶的生物合成和抗逆机理提供了宝贵的理论基础,并将促进杜仲的遗传改良和生物学研究。





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