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我科学家绘制完成普通野生稻全基因组框架图谱

发布时间:2010年08月25日 09:50 | 进入复兴论坛 | 来源:人民网-科技频道

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  中科院网站消息,2010年8月,中科院昆明植物所高立志研究员团队完成普通野生稻基因组高覆盖的序列测定、拼接和组装工作,获得普通野生稻全基因组从头测序的框架图,基因组图谱达到国际领先标准。这是我国科学家自主完成的第一个野生稻全基因组测序计划,也是世界上第一个完成的高杂合度野生稻全基因组框架图谱。

  中国是亚洲栽培稻的起源地之一,水稻是中国第一大粮食作物,养活了80%以上的中国人口。普通野生稻是亚洲栽培稻的公认祖先种,蕴藏着许许多多人类尚未认识与利用的优异基因。由于它与栽培稻有着密切的亲缘关系,迄今水稻常规育种取得的大多数突破无不与发掘利用该种野生稻的优异基因相关。袁隆平院士曾利用海南岛的一株雄性不育普通野生稻(野败)中的细胞质雄性不育基因,育成了闻名中外的杂交水稻。

  高立志带领的团队涵盖植物种质资源、基因组学与生物信息学。该项目历时一年,运用了新一代高通量测序技术以及基于高性能超算的生物信息学分析。本项目主要依托于2009年底顺利通过国家验收的国家大科学工程“中国西南野生生物种质资源库”先进的基因组学与生物信息学平台。测序工作主要由第二代高通量测序仪Solexa GA II完成,生物信息学分析则依托于种质资源库建成的“中国科学院超算中心西南分中心”10万亿次/秒的计算能力、512 GB的大内存节点和100 TB的存储的超算平台。

  普通野生稻全基因组是利用高通量、低成本的第二代Solexa测序技术对不同长度的shotgun文库测序,辅以构建较长片断文库的454 测序技术;项目还用454测序技术完成了多个组织转录组的测序工作,为基因组的准确注释提供参考。研究表明,普通野生稻的基因组大小约为3.70亿个碱基对,含有的基因总数目约为4.0万个,测序深度已达基因组大小的70倍,测序结果已覆盖92% 的普通野生稻全基因组,基因覆盖度约为 90%以上。目前,项目组正在加紧绘制普通野生稻的基因组精细图谱。

  目前,粳稻(日本晴)基因组的精细图谱已经获得。继我国科学家自主测序完成籼稻(9311)基因组的框架图谱以后,普通野生稻全基因组框架图谱的获得以及精细图谱的进一步绘制,不仅大大地促进水稻重要功能基因的规模化解析与鉴定,为高通量地发掘利用普通野生稻丰富的优异基因资源提供了前所未有的机遇,也必将有效推动我国水稻的品种改良和种质创新,使得我们深入认识亚洲栽培稻的起源与驯化机制成为可能。而云南是亚洲栽培稻的遗传多样性中心之一,该框架图的完成,必将大大促进云南野生稻资源的研究与发掘利用。此外,普通野生稻被列为中国的二级保护植物,在我国三种野生稻中濒危状况最为严重。对事关我国现在和未来水稻育种与国家稻米粮食安全的普通野生稻全基因组计划的开展,对奠定我国野生稻种质资源的研究、利用和保护的雄厚科学基础具有非常重要的意义。

  该项目的完成得到了云南省自然科学基金重点项目、云南省高端科技人才项目、中国科学院“百人计划”海外杰出人才择优支持项目和中科院方向性重点项目的大力支持。普通野生稻基因组计划取得的成果,标志着国家大科学工程中国西南野生生物种质资源库基因组学与种质资源实验平台和研究团队的初步建成,对植物王国云南丰富的野生植物种质资源的研究、保护与发掘利用将产生深远影响。

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