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短花药野生稻基因组研究成果揭示稻属基因组进化机制
发布日期: 2013-03-13

2013年3月13日,由中国科学院遗传与发育生物学研究所、深圳华大基因研究院及亚利桑那大学等单位合作完成的短花药野生稻(Oryza. brachyantha)基因组学研究成果在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上在线发表。本研究为稻属的比较、进化和功能基因组学研究提供了宝贵资源。

稻属含有两个栽培稻和20多个野生稻,而野生稻蕴含着宝贵的基因资源。短花药野生稻是稻属中与水稻亲缘关系较远的一类野生稻,具有对多种水稻病原菌和一些非生物胁迫较好的抗性。同时,短花药野生稻具有稻属最小的基因组,结合其在进化树中的特殊位置,可能保持着较为接近稻属祖先基因组的状态。因此,通过比较短花药野生稻、水稻及其他野生稻的基因组,研究者可以获得稻属进化过程中发生的基因组变异的信息,从而更加准确的理解水稻基因组的结构和进化过程。

本研究利用新一代测序技术测定了高质量的短花药野生稻(O. brachyantha)全基因组序列(大小约为261Mb),并结合BAC末端以及物理图的数据,将96%的基因组序列定位到12条染色体上。通过比较基因组学分析发现,在短花药野生稻基因组中,转座子的活性较低并不断的从基因组中被删除,从而导致该基因组维持较小的状态;此外,水稻基因组中还存在着大量的基因重复,这些基因可能是通过串联基因重复或者基因转移的机制在基因组中不断进行扩增。通过分析短花药野生稻和水稻基因组中的异染色质区域,研究人员发现基因重复不仅可以增加基因的拷贝,同时这些冗余的序列还可以作为重复序列扩增的热点,这对异染色质的形成和维持有着重要意义。

华大基因该项目负责人黄铨飞表示:“本研究揭示了稻属基因组进化,特别是在基因组大小、基因移动和异染色质进化等方面新的分子机制。未来,稻属将会有更多的代表性物种基因组序列公布,这将使稻属成为一个更好的从事植物功能和进化基因组学研究的系统。”