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菊花腦基因組

菊花腦基因組為研究菊花的進化和藥用性狀的多樣性提供重要信息

 
前沿
貝納基因聯合中國中醫科學院中藥研究所、湖北中醫藥大學、南京農業大學、安利植物研發中心和浙江農林大學首次完成了菊屬植物菊花的全基因組測序工作,并完成了重要的藥用菊花品種——杭白菊的全長轉錄組遺傳信息發掘。此舉讓我國成為世界上首個完成菊屬植物菊花全基因組測序的國家。
團隊克服了在二代測序技術時代解決不了的高雜合、高重復基因組組裝的難題,這一工作將極大的推動植物基因組尤其是藥用植物基因組測序的發展。
菊屬植物是一個非常大的種類,包括菊組和苞葉組兩大分支,在每一個品種之下又有數量不等的栽培種,具有很高的觀賞價值和藥用價值。此次完成菊屬植物全基因組測序,將有助于培育更具觀賞價值、更具藥用價值的菊屬植物。
 
文章發表

標題:The Chrysanthemum nankingense genome provides insights into the evolution and diversification of chrysanthemum flowers and medicinal traits

期刊:Molecular Plant

影響因子:IF=9.3
 

物種概況
菊科植物大約含24000到35000個物種,多樣性復雜。菊屬植物染色體結構復雜,包含從2n=18到8n=72之間的各種染色體組結構。生產上作為菊花茶使用的菊花(以著名的杭白菊為例)是一個復雜的多倍體物種,由多套二倍體亞基組成。

測序策略

DNA測序策略
測序平臺:GridION×5 (30×)
Illumina HiSeq 2000 (100×)

RNA測序策略
測序平臺:PacBio
組織來源:根、莖、葉、花。
 
研究結果
1、Nanopore平臺生成總數據量105.2 Gb,經base calling后99.5Gb的數據被用于后續分析,同時用二代數據進行校正混裝,最終組裝基因組大小2.53 Gb,覆蓋了預估基因組的~82%。
2、菊花腦是現代馴化菊花的其中一個祖先物種;
3、共預測得到56,870個蛋白質編碼。在菊科中,菊花腦的基因數量與向日葵和加拿大萵苣相近。同時還注釋到了2,076個tRNA基因、55個rRNA基因、1,504個snRNA基因及579 個microRNA基因。
4、菊花腦基因組的演化受到了重復序列爆發及近期基因組復制事件的驅動,該基因組復制事件將菊屬物種與向日葵分化開來。
5、菊花腦園藝及藥用性狀的變異主要與由旁系同源基因復制所引起的候選基因的擴張相關。
6、鑒定出了類萜合成酶(TS)基因和多個細胞色素P450依賴的加氧酶(CYP)基因的新Cluster,如TPS-a/CYP99和TPS-g/CYP79/CYP76等。
 
研究意義
1、全球首次對菊花基因組進行測序。
2、對菊屬的物種多樣性研究、遺傳進化機制研究和分子遺傳育種等研究工作具有重要的意義。
3、對研究具有重要藥用價值的多倍體藥用菊花—杭白菊具有重大的參考價值。
4、將極大推動藥用植物基因組研究的發展,是本草基因組學研究的一項重要突破。
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