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中國科學(xué)院昆明植物研究所
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科研進(jìn)展

世界首個深紋核桃基因組測序成功

文章來源:種質(zhì)資源庫  |  發(fā)布時間:2016-02-02  |  作者:李唯奇  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  日前,由中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員、中國西南野生生物種質(zhì)資源庫副主任李唯奇博士帶領(lǐng)的聯(lián)合研究團(tuán)隊,與摩爾農(nóng)莊生物科技開發(fā)公司、云南省林業(yè)科學(xué)院和基迪奧生物科技有限公司合作,完成了首個深紋核桃(Juglans sigillata D.)基因組測序。我國核桃栽培面積世界第一,云南的核桃栽培面積全國第一。這項研究標(biāo)志著我國核桃產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)研究進(jìn)入分子生物學(xué)時代,為云南低緯度高原特色產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。 

  我國現(xiàn)有核桃屬植物8種,北方廣泛種植的是普通核桃(J. regia L.),云南種植的是深紋核桃(J. sigillata D.),也叫做云南核桃,是我國西南特有的物種,是一種綜合利用經(jīng)濟(jì)價值極高的木本油料樹種。研究團(tuán)隊從云南無量山國家級自然保護(hù)區(qū)的原始森林中,采集了深紋核桃野生祖先種的葉片,利用二代測序Solexa和三代測序PacBio結(jié)合的測序技術(shù),完成了核桃的高質(zhì)量全基因組測序以及精細(xì)圖譜組裝。拼接出深紋核桃基因組的5.78億(578M)個堿基,基因組覆蓋度達(dá)到93.3%,拼接Scaffold N50Contig N50分別為1.31M79.3KGC含量為35.4%,重復(fù)序列為42.87%,雜合率約為0.24%,蛋白編碼基因約為2.9萬個。初步分析發(fā)現(xiàn),核桃在其進(jìn)化歷史中,分別在5700萬年前和1200萬年前發(fā)生過兩次大規(guī)模全基因組復(fù)制事件,并預(yù)測了4215個抗性相關(guān)的基因。     

  核桃具有很高的營養(yǎng)價值,在國外被稱為“益智果”,在國內(nèi)享有“萬歲子”、“長壽果”等美稱。李唯奇研究團(tuán)隊結(jié)合基因組、蛋白質(zhì)組和脂質(zhì)組的數(shù)據(jù),對核桃仁營養(yǎng)保健的物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行了全新的探索。核桃可能產(chǎn)生86個已知功能的活性肽,其中包括抗真菌活性肽43個、抗細(xì)菌活性肽31個、抗病毒活性肽5個、抗癌細(xì)胞活性肽4個;一般認(rèn)為植物蛋白大多為不完全蛋白,如谷物蛋白缺少賴氨酸、豆類蛋白往往缺少蛋氨酸。但是核桃仁中含有人體必須的全部氨基酸,且完全蛋白含量高達(dá)81%,高于大豆的完全蛋白含量;并且核桃超過30%的蛋白小于200個氨基酸,為短鏈蛋白質(zhì),更易被水解成為人體所需的功能活性肽;研究還發(fā)現(xiàn),深紋核桃仁的亞油酸和亞麻酸比值在8左右,這個比值恰好居于嬰兒食品推薦的亞油酸和亞麻酸比值范圍5-15的中間。     

  核桃是胡桃科(Juglandaceae 胡桃屬(Juglans)植物。胡桃科植物共有8屬,60余種,大多具有重要經(jīng)濟(jì)價值。深紋核桃基因組圖譜的成功構(gòu)建將對該科植物的研究提供重要的支撐。核桃基因組的研究,將會引領(lǐng)核桃產(chǎn)業(yè)鏈上各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的科技創(chuàng)新。后續(xù)通過比較不同核桃品種的基因組信息,可以發(fā)現(xiàn)控制核桃殼厚薄、早產(chǎn)豐產(chǎn)、樹形高矮、抗逆等重要性狀的遺傳密碼,從而為核桃優(yōu)良品種選育、保護(hù)和推廣提供強有力的工具;通過探明核桃營養(yǎng)保健功能的遺傳基礎(chǔ),為核桃仁產(chǎn)品的精深開發(fā)和核桃營養(yǎng)學(xué)提供方法、指明方向;通過比較核桃的野生祖先種和栽培種的基因組信息,還可以探索我國各族人民開發(fā)利用核桃自然資源的文明歷史。 


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