中國科學家Nature子刊發布新基因組草圖

　　來自中國熱帶農業科學院、中國科學院、華盛頓大學等10多家機構的研究人員，成功繪制出了木薯（Cassava）的基因組序列草圖。研究結果發表在10月10日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上（延伸閱讀：我國領銜完成木薯基因組測序并揭示其進化特征 ）。

　　中國熱帶農業科學院所長彭明（Ming Peng）、李開綿（Kaimian Li）研究員和中國科學院新疆生態與地理研究所客座研究員劉斌（Bin Liu）是這篇論文的共同通訊作者。

　　木薯栽培種Manihot esculenta Crantz被認為起源于南美巴西中部亞馬遜河流域熱帶低地，由野生祖先種Manihot esculenta ssp. Flabellifolia進化而來。在這些熱帶低地中陽光、熱量和降雨充沛，并常出現間歇性干旱。根據對單基因座的DNA序列分析結果、考古學及化石記錄，早在7千——1.2萬年前南美土著人便開始馴化木薯，生成了具有突出特點，包括在近最佳環境中高生物質產量和淀粉產量，以及耐旱及耐貧瘠土地的現代木薯品種。

　　木薯是全球最重要的塊根農作物，為非洲（51%）、亞洲(29%)和南美洲超過7億人提供主食。由于它高度耐旱，它的塊根可在土壤中保存數年，木薯被視作為是緩解全球饑荒的重要碳水化合物儲備。并且由于其優越農業特性以及能生成高質量、高產量的淀粉，木薯還是生物能源、生物材料和動物飼料的一種理想原料。

　　由于它的異型雜交特性以及廣闊的熱帶分布特征，木薯基因組(2n=36)高度雜合。迄今為止常規育種和標記輔助選擇無法有效取得一些潛在的有利性狀，如高質量的淀粉、塊根產量，能夠避免收獲后生物變質以及抗病性等。然而缺乏參考基因組序列和其他的基因組和轉錄組資源限制了木薯基礎生物學研究和育種的進展。

　　在這篇新文章中研究人員提供了木薯野生祖先種和栽培種的基因組序列草圖，并與一種部分近交系進行了比較分析。他們分別鑒別出了野生和循環品種特異性的1,584個和1,678個基因模型，發現了高度雜合現象以及數百萬的單核苷酸變異。分析結果揭示，在栽培種中一些與光合作用、淀粉積累和非生物逆境有關的基因經受了正向選擇，而與細胞壁生物合成和次級代謝，包括生氰糖苷（cyanogenic glucoside）形成相關的基因則經受了負向選擇，反映出了自然選擇和馴化的結果。一些microRNA基因和反轉錄轉座子調控差異可以部分解釋馴化木薯中碳通量增高、淀粉累積及生氰糖苷累積下降等變化。

　　這些基因組資源和研究結果為推動木薯生物學研究、基因發現和基因組選擇輔助育種提供了一個平臺。