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中国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

近日,中国热科院品资所联合中科院微生物所等10家单位,绘制了芒果染色体级别精细基因组图谱,并从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。相关研究成果在线发表在基因组领域国际顶级杂志《Genome Biology》(IF=14.028)上。

 
芒果进化生物学与比较基因组分析结果

芒果是漆树科芒果属热带常绿大乔木,是世界第五大果树作物,也是第二大热带果树作物。芒果种质资源丰富,但现代育种实践中对芒果资源的利用极为有限,长期以来,芒果育种主要依赖实生选种、杂交育种等方式,其育种周期长、限制因素较多。芒果基因组的解析,将为芒果种质资源研究及其分子设计育种打开全新窗口。中国热科院于2014年启动了芒果基因组解析研究,经过多年的努力,取得了重大突破。

研究团队通过对传统芒果品种阿方索进行深度测序和组装,得到了大小为393Mb的芒果精细基因组图谱。对组装和注释结果进行分析,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,与能量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二氧化碳浓度急剧降低和全球气候变冷提供了适应性优势。

 
芒果种质资源

同时,研究团队在众多扩张的基因家族中,发现一个名为CHS的家族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。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。

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。中国热科院品资所陈业渊研究员、王鹏博士,中科院微生物所胡松年研究员为该文章共同通讯作者,中国热科院品资所王鹏、黄建峰、以及中科院微生物所骆迎峰和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:

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

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