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中國科學家擬完成旋花科所有植物全基因組測序

中國科學家擬完成旋花科所有植物全基因組測序

8月21日上午,來自科學院上海植物生理生態研究所和上海辰山植物園的科學家宣布,發起「旋花科植物基因組計劃」,期望在未來5-10年內,測序旋花科所有已知的1608種植物的基因組。
該計劃發起人之一、上海辰山植物園的楊俊博士告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn),在完成了人類基因組計劃等項目后,測序技術飛速發展,科學界目前已擁有了成熟的技術,來實施「旋花科植物基因組計劃」。
論文第一作者、上海辰山植物園楊俊博士。
同一天,楊俊作為第一作者,科學院上海植物生理生態研究所研究員張鵬作為通訊作者之一,在國際學術期刊《自然•植物》(Nature Plants)在線發表了關於旋花科植物紅薯起源之謎的研究論文。該論文中關於多倍體複雜基因組的分析方法,為「旋花科植物基因組計劃」掃清了一個障礙。
截至目前,人們一共完成了200多種植物的全基因組測序,但就整個植物界而言,還沒有一個「科」(植物分類學概念)的植物被完全測序。
屆時,旋花科或將成為植物界首個被完全測序的「科」。在「科」這一個尺度上,依據一整個「科」所有植物的基因組信息,科學家希望揭開植物生物多樣性的更多秘密,並為農業育種等提供幫助。
旋花科不是植物界最大的一個科,但其多樣性非常豐富。
21日上午,上海辰山植物園的楊俊博士告訴澎湃新聞,紅薯、牽牛花、菟絲子、通菜都是旋花科植物。它們分別是農作物、觀賞植物、中草藥、蔬菜。
什麼樣的演化歷程,讓同一個科的植物,產生了這樣豐富多彩的物種多樣性?這是楊俊想回答的問題之一。
此外,旋花科中有多少植物具有水平基因轉移(HGT,Horizontal Gene Transfer)現象?是天然的轉基因植物?HGT又帶給了這些植物什麼基因,產生了什麼影響?
楊俊希望與全球科學家共同努力,利用「旋花科植物基因組計劃」獲得的基因組數據,來解開這些謎團,同時選育出更好的農作物。
他們碰到的第一個難題是如何收集到足夠多旋花科的植物樣本;然後另一個不可迴避的問題是鑒定,「這是旋花科植物嗎?」所以,他們需要植物分類學家們的幫助。
目前,比利時根特大學、國際馬鈴薯中心、德國馬普分子遺傳所、英國牛津大學等地的多位科學家已經加入該計劃。
「旋花科植物基因組計劃」讓人想起「人類基因組計劃」和「國際微生物組計劃」。
論文通訊作者之一、科學院上海植物生理生態研究所研究員張鵬。
1985年,美國科學家率先提出人類基因組計劃(HGP),預計用15年時間,測出人體23對染色體的基因序列,總預算30億美元。這一項目的實施,極大地提升了測序技術,測序成本不斷降低。
1990年,人類基因組計劃正式啟動。2001年,人類基因組草圖公布。2003年,這一測序計劃圓滿完成,92%的數據樣本準確度超過99.99%。
2015年10月29日,、美國、德國的三位科學家在國際學術期刊《自然》(Nature)上撰文呼籲啟動國際微生物組計劃,呼籲集全球之力,分析人體表面和內部的微生物。上海交通大學生命科學技術學院教授趙立平是署名作者之一。
2016年5月13日,美國政府宣布啟動「國家微生物組計劃」, 稱將陸續投入超過5億美元的啟動資金,支持跨學科研究,在微生物中尋找人類健康等問題的答案。
科學家建立的世界首個甘薯基因組資料庫,開放使用,發布了全球首個栽培紅薯全基因組測序結果。
目前,上海辰山植物園、德國馬普分子遺傳所和科學院植物生理生態所已經主導完成了對旋花科植物紅薯「泰中 6 號 」(Ipomoea batatas cv. Taizhong6)品種的全基因組解析,其測序結果已於2016 年對外發布,這是全球第一個栽培紅薯的全基因組測序結果,也是目前唯一可用於轉錄組分析的甘薯參考基因組。
楊俊表示,研究人員已經建立了 「甘薯基因組資料庫」網站,公布該測序結果,供全球同行使用。該網站的伺服器有兩個,一個位於華北地區,一個位於德國。
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