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热科院发布芒果精细基因组图谱,揭示芒果进化和驯化机制

作者:未编辑 来源:热带作物品种资源研究所 发表时间:2020-03-07 点击: 【字号:    打印

近日,中国热带农业科学院品资所联合中科院微生物所等十家机构,绘制了芒果精细基因组图谱,并在基因组水平上揭示了芒果物种进化机制和栽培品种驯化历史。这是国际上首次公布的芒果染色体级基因组图谱。这一研究成果,于2020年3月6日发表在基因组领域国际顶级杂志Genome Biology(影响因子14.03分)。

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芒果是世界上第五大果树作物,也是第二大热带果树作物。芒果种质资源丰富,然而现代育种实践中利用的芒果资源有限。长期以来,育种家主要依赖实生选种、杂交育种等方式开展芒果育种工作,育种周期长、限制较多。解析基因组,将为芒果种质资源研究和芒果分子设计育种打开一个全新的窗口。2014年,陈业渊、王鹏团队联合胡松年团队,启动了芒果基因组解析项目。经过近五年的努力,圆满地完成了项目计划,获得了大小为393M的芒果精细基因组图谱,评估结果表明,ContigN50达到了3.5M。将组装序列锚定到20条染色体,锚定率达到了90.1%,Scaffold N50达到了17.6M。通过BUSCO对完整性进行评估,表明芒果基因组完整性达到了95.9%。


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该项目共注释得到了41251个芒果蛋白编码基因。Ks分析结果表明,芒果祖先于3300万年前附近发生了全基因组复制事件,而复制后的双拷贝基因中,与光合作用、光呼吸和脂质代谢相关的基因被选择性保留了下来,这些基因可能为该时期芒果应对大气中二氧化碳浓度急剧降低和气候变冷提供了适应性优势。在众多扩张的基因家族中,一个突出的例子是查尔酮合成酶基因,该基因的扩张主要原因是串联复制和全基因组复制;部分基因在不同颜色的芒果果皮中均体现为高表达,这可能与漆酚合成相关。漆酚是芒果等漆树科物种中特有物质,该物质能引起人体强烈的致敏反应。该发现将为阐明漆酚合成的分子机制提供基础。该项目还对48个芒果品种和4个同为芒果属的近缘物种进行了重测序。进一步分析表明,芒果传统品种分为印度和东南亚两大类群,而多数商业品种出现了等位基因混杂。PCA分析、系统发育分析和STRUCTURE分析均表明,存在于中国南部和东南亚国家的芒果农家品种,在东南亚类群中形成了独特的亚类群;有意思的是,海南等部分区域的农家种资源也出现了和商业品种类似的等位基因混杂。

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该研究主要得到了中央级公益性科研院所基本科研业务费和国家科技资源服务平台项目的支持。陈业渊、胡松年、王鹏为共同通讯作者,王鹏、骆迎峰、黄建峰、高胜寒为共同第一作者,来自11个单位的共29名科研人员参与了该研究。论文全文网址为:

https://genomebiology.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13059-020-01959-8