由德國比勒費爾德大學、西班牙基因組調控中心(CRG)、馬克思普朗克分子遺傳學研究所(MPIMG)等機構的研究人員組成的一個國際研究小組,第一次測序并分析了甜菜的甜味基因,并闡明了人工選擇塑造這一基因組的機制。研究結果發表在12月18日的《自然》(Nature)雜志上。
如松餅、面包或番茄醬一類的食品共同點是什么?答案就是,它們都具有不同含量的精制白糖。而令人驚訝之處或許是,這種糖有可能源自于與菠菜或糖萵苣(chard)非常相似、但卻更加甜美的一種植物:甜菜(sugar beet)。事實上,根據聯合國糧農組織(FAO)的統計,這種植物生成的糖產量幾乎占據了世界年度糖產量的30%。在過去的200年里,由于它所具有的強大的甜味劑特性,甜菜成為了世界各地種植的一種農作物。
甜菜是稱之為石竹目(Caryophyllale)的一組開花植物中第一個完成基因組測序的代表性物種。石竹目由11,500個物種構成,包括有如菠菜、藜麥等其他一些重要的經濟植物,以及諸如一些食肉植物或荒漠植物等具有有趣生物習性的植物。研究人員在甜菜基因組中發現了27,421個蛋白質編碼基因,多于人類基因組中的蛋白質編碼基因。比勒費爾德大學項目負責人Bernd Weisshaar說:“相比于已知基因組的所有其他開花植物,甜菜具有較少數量的轉錄因子編碼基因。”研究人員推測,甜菜有可能包含了一些迄今為止未知的、與轉錄控制相關的基因,且甜菜中的基因互作網絡或許以不同于其他物種的方式進化。”
目前許多針對性分析新型基因組的測序計劃,也描述記錄了目的物種中的遺傳變異。該研究的領導者Heinz Himmelbauer說:“通常是通過高通量測序技術生成序列讀值,然后將這些讀值與參考基因組進行比對鑒別差異來做到這一點。”當前的研究進一步生成了來自其他4個甜菜品系的基因組組裝序列。這使得研究人員獲得了更好地甜菜種內變異圖譜。總的來說,在整個基因組中發現了700萬個變異。然而,作者們發現變異并非均勻分布:一些區域具有高遺傳變異,而一些區域具有極低的遺傳變異,反映出了兩個小種群構建出了這一作物,以及人工選擇塑造出了這種植物的基因組。
有了研究人員生成的這一甜菜基因組序列以及相關資源,未來的研究預計將進一步對自然和人工選擇、基因調控和基因-環境相互作用進行分子解析,采取生物技術方法培育出滿足生成糖類和其他自然物質等不同用途的作物。作者們稱:“由于它的分類位置,甜菜將為未來的植物基因組研究奠定重要的基石。”
標準DNA條形碼憑借通用引物適配性強和測序成本低等優勢,廣泛應用于生物多樣性保護與溯源等領域。針對近緣種、雜交頻繁及近期輻射演化的復雜類群,標準DNA條形碼因序列變異度有限,分辨率不足,難以滿足精準鑒......
日本筑波大學研究人員最近發現,植物體內天生就自帶一款精密的“季節儀”。它由三種基因組成,像接力賽一樣輪流“上崗”,幫助植物精準預測季節更迭。相關論文發表于新一期《公共圖書館·綜合》雜志。如果植物僅僅對......
美國肯塔基大學馬丁·加頓農業、食品與環境學院團隊利用一頭雌性騾子的DNA,繪制出迄今最完整的馬和驢參考基因組,使科學家能夠進一步解析過去難以測序和組裝的著絲粒、端粒等復雜DNA區域,為研究染色體功能、......
隨著全球氣候變暖,熱浪頻發,植物面臨著嚴峻的生存挑戰。與動物不同,炎炎夏日,植物無法“挪窩”避暑,只能依靠自身的“內置空調”來應對高溫。科學家早就知道,植物葉片表面分布著許多微小的氣孔。當溫度升高時,......
在國家自然科學基金項目(批準號:32125009、32430017)等資助下,西安交通大學葉凱團隊在基因組三維結構演化領域取得新進展。研究團隊創建了染色質長距離互作捕捉計算方法和跨物種分析手段,首次勾......
自21世紀初具有里程碑意義的人類基因組解碼工作完成以來,DNA測序技術迎來了爆發式發展。傳統計算機已難以滿足海量的數據與激增的算力需求,這推動人們尋求替代方案。如今,量子計算距離實用又近了一步。科學家......
確定早期植物何時在陸地開始擴張并對地球系統產生影響,是地球系統演化研究中的核心問題之一。中國科學院地質與地球物理研究所研究員趙明宇團隊發現了新的地球化學證據,表明陸地植物開始塑造地球表層環境的時間早于......
近日,南京農業大學沈其榮團隊LorMe實驗室教授韋中聯合中國農業大學張福鎖團隊研究員顧少華、教授左元梅,西南大學柑桔研究所副研究員王男麒和蘇黎世大學定量生物醫學系教授 RolfKümmerl......
大氣中二氧化碳含量過高是導致氣候變化的主要因素。同時,二氧化碳濃度上升能夠促進植物加速生長,從而吸收更多的碳,并有可能減緩全球變暖進程。然而,這種益處的實現取決于植物能否獲得足夠的氮元素,后者是植物生......
南亞地區的人們以酸奶、印度奶酪和印度酥油等乳制品為食。現在,這一地區正幫助解開一個長期存在的謎題:人類是如何獲得消化牛奶的能力的。一項針對印度、巴基斯坦和孟加拉國現代及古代人類基因組的研究表明,一種能......