新闻动态

新闻动态

我国科学家领衔破译出白菜甘蓝油菜全基因组遗传密码

字体

 

  由我国科学家领衔的白菜、甘蓝和油菜全基因组测序项目已取得阶段性重大成果。目前已获得了白菜全基因组的精细图,甘蓝和油菜全基因组的框架图。研究表明白菜、甘蓝和油菜的基因组大小分别约为5亿、6.5亿和11亿个碱基对,白菜和甘蓝含有的基因总数目分别约4.2万和4.5万个,油菜基因覆盖度85%以上。该项成果是国际上首次对三个近缘作物物种进行的整体测序,并且油菜是迄今首个全基因组测序的异源四倍体植物,这不仅对研究作物进化和遗传改良有着重大意义,也对其它多倍体物种的全基因组测序具有重要的参考价值。

  该项目分为白菜子项目和甘蓝、油菜子项目,前者由中国农业科学院蔬菜花卉研究所主持,参加单位有中国农业科学院油料作物研究所和深圳华大基因研究院,后者由中国农业科学院油料作物研究所主持,参加单位除上述两个单位外,还有湖南农业大学、西南大学、华中农业大学等国内研究机构。韩、英、加、澳、美等多个国家的相关研究机构科研人员参加了该项目。该项目得到了国家农业部、国家科技部以及国家自然科学基金委的大力支持。

  油菜、白菜和甘蓝同属于芸薹属作物,油菜是由白菜和甘蓝杂交后进化而来的。其中白菜的基因组命名为A,甘蓝的基因组命名为C,而油菜的基因组为AC。在测序技术路线上本项目完全采用了通量更高的新一代测序技术和全基因组鸟枪法测序策略,从而大大提高了测序效率,显著降低了成本,使得在短期内完成三个复杂的基因组测序工作成为可能。这些基因组数据和信息不久将释放,成为国际共享的信息资源。

  白菜和甘蓝是我国主要的蔬菜作物,占全国蔬菜种植面积和产量的近五分之二,在我国人民生活和国民经济中起着重要的作用。培育高产、抗病抗逆性强,风味品质和营养品质高的白菜和甘蓝新品种能够更好地满足我国人民日益提高的生活需要。为此,中国农业科学院蔬菜花卉研究所发起,于2008年9月启动了白菜基因组测序项目。由于项目进展顺利,今年8月在加拿大萨斯卡通召开的国际白菜基因组测序联盟会议上,各成员国一致同意以我国的测序结果为标准序列,并将各自的数据整合到我国的白菜基因组图谱中。目前已获得的白菜基因组精细图谱是世界上第一张高质量的白菜基因组图谱,这不仅有利于探明白菜和甘蓝基因的功能,促进我国蔬菜品种改良和种质创新,也为深入了解白菜和甘蓝的起源和进化、丰富的自然变异提供重要的生物学和遗传学基础。

  油菜是我国乃至世界最重要的油料作物之一,国产食用油的50%左右来自于油菜籽;然而我国食用植物油供给缺口巨大,每年60%食用油依赖进口,食用油供给不足已严重威胁国家的食物安全。与此同时,我国油菜生产面临着诸多挑战,如产量不高,抗病抗逆性差,品质低,导致生产效益低等。进行基因组研究,发展生物技术是解决这些问题的根本途径之一。为此启动了油菜全基因组测序项目。该全基因组序列测定将大大加速油菜重要农艺性状控制基因的克隆和应用,从而给该作物的产量、品质和抗病抗逆等重要农艺性状的改良提供基因资源和理论研究平台。

  此次测序所用材料为大白菜品种Chiifu、中国自主培育的甘蓝品系02-12和油菜品种中双11号。Chiifu是国际白菜基因组研究所采用的模式品种,具有丰富的遗传信息。甘蓝品系02-12是我国甘蓝品种的核心亲本,已衍生培育出一批优良品种。中双11号是目前世界上唯一的一个集高含油量、高抗倒伏、强抗裂角、抗菌核病于一体的高产双低优质油菜品种。下一步的工作将是绘制甘蓝和油菜的基因组精细图,结合这三种作物其它优良品种和核心种质资源的基因组重测序,挖掘、克隆重要功能基因。