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2种棕榈藤!我国成功破解全基因组数据

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2019-01-10 10:18  来源:科普时报  
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  竹子和棕榈藤是两类最重要的非木质森林植物资源,具有生长快、成材早、产量高、用途广等独特优势,以及绿色环保、可降解、可再生等天然特性,对涵养水源、固土固沙、固碳、用材和生物能源开发潜力巨大,是重要的生态、经济和文化资源,被誉为21世纪最有发展前景的植物类型。那么,竹藤从何而来?又是如何演化和发展?

  前不久,国际竹藤中心在北京召开的竹藤基因组学学术成果发布会上宣布,作为全球竹藤基因组计划的初期成果,该中心在世界上首次破译2种棕榈藤(即黄藤和单叶省藤)的全基因组信息,并持续维护、完善毛竹基因组到高精度的染色体水平。同期,发起并积极推动全球竹藤基因组计划。

  会上,竹藤基因组学项目组组长、国际竹藤中心主任江泽慧教授介绍说,这些科研成果标志着我国竹藤分子生物学基础研究取得了进一步的重大突破。

  5年攻克!填补棕榈藤基因组学研究空白

  竹子和棕榈藤是重要的森林植物资源,全世界共有竹种1642种、棕榈藤631种。我国拥有竹子600多种、棕榈藤40余种,分别约占全世界的1/3和1/15。目前,我国的竹藤品种、资源储量均居世界前列,竹藤产业发展和科研水平均居国际领先地位。

  不仅如此,我国还是世界竹产业的主要技术研发国,拥有竹子相关专利近8000件,约占世界的50%;拥有竹藤相关国家和行业标准158项,占世界竹藤标准总量的85%以上。

  特别是国际竹藤中心成立以来,作为东道国,中国竹藤产业进入了快速发展新时期,逐步形成由资源培育、加工利用、科技研发到国内外贸易的全产业链发展体系。已开发出100多个系列、近万种竹产品,广泛地应用于建筑、装饰、家居等10多个领域。2017年,中国竹产业年总值达2359亿元。我国藤制品加工业具有悠久的历史,各种款式的藤制品有近万种,精湛的手工工艺和藤家具在世界各地享有盛誉,是传统的出口创汇产品之一,具有巨大的发展潜力和广阔的发展前景。

  据了解,2013年,国际竹藤中心发布了首个竹亚科的全基因组,即毛竹全基因组数据,标志着中国竹子基因组学研究正式进入了全基因组时代。

  江泽慧称,历经5年的不懈努力,单叶省藤和黄藤两个染色体水平的全基因组测序工作的完成,填补了世界棕榈藤基因组学研究空白,这也标志着我国棕榈藤生物学基础研究取得了重大突破。

  据悉,棕榈藤是热带和南亚热带森林宝库中的多用途非木本植物资源,原藤是仅次于木材和竹材的重要林产品,具有重要的生态和经济价值。全球每年藤工业产值约为70亿美元。

  200多倍!新版毛竹基因组组装质量高

  “竹藤产业已然成为具有中国特色的绿色朝阳产业。”国家林业和草原局副局长彭有冬称,本次发布会成果开启了竹藤物质资源向生物信息资源的转变,不仅为基于信息技术、生物技术等的竹藤植物生命科学研究奠定了坚实基础,还为开展竹藤植物速生、材性等重要性状相关功能基因研究、分子育种开辟了新途径。

  据了解,此次发布的棕榈藤基因组成果,是继2013年首次破解竹子基因组后的又一重大突破。相比于之前毛竹基因组的工作,本次棕榈藤基因组测序,一次完成了两个棕榈藤藤种的基因组测序、组装和注释工作,其组装质量更高,注释结果更全面。成果于今年8月发表在世界权威基因组学杂志《大数据》上,这是全球首次发布棕榈藤全基因组数据。

  江泽慧介绍说,最新版本的毛竹基因组数据主要使用了自主开发的技术和方法,其主要指标全面优于第一版本,特别是一些衡量组装质量的重要指标更是高于第一版本200多倍。相比第一个版本的毛竹基因组数据,最新版本的毛竹基因组数据精度更高,对后续实验更具有指导意义。所以,最新毛竹高精度基因组完善、提高和注释工作的完成,标志着国际竹藤中心不仅有能力发布全基因组数据,更有能力持续维护和完善、提高全基因组数据。

  江泽慧表示,这些数据不仅为开展棕榈藤功能基因组学研究提供了基础资源,促进种质资源的育种应用,而且还作为开展棕榈藤种间及不同物种之间的比较研究,提供了参考基因组。至此,结合2013年发表的毛竹基因组,国际竹藤中心完成了世界首个竹子和世界首个棕榈藤基因组测序工作,实现了竹藤基因组测序的“大满贯”。

  完善共享!全球竹藤基因组计划启动

  从竹类植物基因组的首发,到发起“全球竹藤基因组计划”,再到棕榈藤基因组的首发,国际竹藤中心一直站在竹藤基因组学发展的最前沿。

  2016年,由国际竹藤中心、深圳华大生命科学研究院等单位共同发起,多个国家相关科研单位或大学共同参与的全球竹藤基因组计划(GABR)正式发布。本计划分为竹子和棕榈藤两个分计划。整个项目预计将在全球范围内广泛采样,从中将选择测序组装100个竹藤基因组和1000个竹藤转录组。目前项目已经完成中国大陆地区的400多种竹子采集工作。

  “受益于测序技术的快速发展和组学数据的广泛使用,我们将构建最高可信度竹子/棕榈藤分子演化树,将前所未有地解决对竹子/棕榈藤演化关系的历史争论。”江泽慧说。

  作为目前世界上唯一的竹藤基因组数据发布和维护单位,今后国际竹藤中心将一如既往地对竹藤基因组学数据的全球共享、维护与完善提供全力支持。

  江泽慧透露,基因组数据作为重要的生物学基础数据,在推动竹藤基础科学研究方面发挥着重要的作用。预计2019年,还将完成3-5个竹种和2-3个棕榈藤藤种的全基因组测序和组装工作。在2020年左右,国际竹藤中心将发布和维护累计10个以上的竹藤基因组数据。


(责任编辑:东北科技)

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