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蘭科中心聯合解碼墨蘭基因 揭示國蘭藝術分子調控機制

來源: 2018-04-10 09:32:27  星期二

日前,在第28屆中國(翁源)蘭花博覽會上,蘭科中心主任劉仲健教授發布了“墨蘭基因組與國蘭形態的進化”項目取得的重大科研成果——在全球率先成功繪制墨蘭基因組的物理圖譜。



蘭科植物(俗稱蘭花)占全世界植物種類10%,具有極高的科研、生態、觀賞、文化和藥用價值,是我國最珍貴的野生植物資源之一。墨蘭(Cymbidium sinense)又稱“報歲蘭”,被譽為我國十大傳統名花之一,是國蘭中最具觀賞價值的物種,也是最具廣東特色的花卉種類之一,其栽培園藝品種數不勝數,此類現象在花卉界中極為少見。從墨蘭葉面彩紋的多樣性和變化的復雜性而言,其葉藝堪稱一切觀葉植物之冠。



為了搶占科學研究先機,獲取大量基因資源和基因信息,構建高通量分子生物學和生物信息學研究平臺,搭建適應生物數據時代的大規模信息分析系統和數據庫,2017年1月,廣東省農科院、蘭科中心和華南師范大學等單位聯合組成攻關團隊,啟動了廣東省自然科學基金研究團隊項目“墨蘭花分化與發育的分子調控機理研究”,開展了“墨蘭基因組”研究。這一重大研究計劃在世界上率先對墨蘭進行全基因組測序和生物信息分析,同時對相關種類的轉錄組進行測序和分析。

經過共同努力和深入研究,科研團隊成功繪制了墨蘭基因組的物理圖譜(Hi-C),染色體水平組裝,Scaffold N50=159M,Contig N50=200K。分析結果顯示墨蘭染色體數目為2N=2X=40,基因組大小為4.25G,雜合度約1.5%,重復序列80%,屬于高雜合復雜基因組。預測的蛋白編碼基因數量29895個。



科研人員通過對墨蘭基因組的數據進行分析,結合最前沿的RNA測序技術、蛋白組測序技術、miRNA檢測以及基因功能驗證,蛋白相互作用分析等分子生物學手段,找出國蘭進化中經歷的關鍵事件,從而解析國蘭形態的進化歷程,解碼國蘭形態多變的奧秘??蒲袌F隊充分利用廣東特色墨蘭的資源優勢,開展以全基因組測序為基礎的蘭花重要性狀的功能基因研究,從基因組到形態對墨蘭的“國蘭藝術”全部要素(含線藝、葉藝、花色、花香、花型等)進行分子解碼,建立了墨蘭重要性狀的分子調控網絡模型,揭示了國蘭觀賞性狀的分子調控機制,為國蘭的園藝性狀改良、分子育種和基因編輯提供切實可行的理論指導。


“墨蘭基因組精細圖譜”的繪就,將促進國蘭的研究實現跨越性的突破,有助于大力推進墨蘭乃至所有蘭科植物相關產業鏈的發展,對于促進蘭科植物保護、蘭花品種創新和提升我國在生物學、生物多樣性等領域的研究水平具有重大意義,同時為蘭花種業發展、開花調控以及花型發育模型研究提供了新材料、新路徑和重要依據,推動種業發展并將取得重大的經濟和社會效益。該研究也為建立和培養一支具有國際領先水平的蘭花分子生物學科研團隊,打造以廣東為主的國際蘭花基因研究中心和分子育種基地奠定堅實基礎。

(蘭科中心 黃慧霞)
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