新年力作!华大组装“长寿果”沙棘基因组,助力生态建设

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近日,植物学领域国际权威刊物《新植物学家》(New Phytologist)在线发表深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室与中科院植物分子科学卓越创新中心、山西晋中市林业科学研究所等多家单位合作的题为“The genome of Hippophae rhamnoides provides insights into a conserved molecular mechanism in actinorhizal and rhizobial symbiosis”的研究论文。

 

该研究组装了沙棘染色体级别的参考基因组,探究了沙棘放线菌固氮生物学机制。(固氮生物固定大气中的氮而生存,因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。对固氮生物的研究和利用能为农业开辟肥源,对维持和提高土壤肥力有很大意义。)

 
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New Phytologist 官网截图

 

深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室陈宏运为该论文共同第一作者,深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室刘欢研究员为论文共同通讯作者。

 

该研究以采自山西的沙棘为材料,完成了染色体级别的参考基因组组装,并与已公布基因组物种构建进化树,理清存在争议的固氮分支植物的演化关系。

 

研究发现,沙棘与其近亲物种冬枣大约在7-8千万年前分化开,两者分道扬镳后,沙棘又经历了一次特有的全基因组复制事件。

 

本次研究利用沙棘基因组、转录组等信息,鉴定出维生素C合成通路相关基因,并绘制沙棘维生素C合成的代谢通路图。

 
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研究团队对沙棘的根瘤(植物根系上生长的瘤)样品进行了微生物多样性分析,确定放线菌Frankia为其根瘤共生微生物的主要来源;并对沙棘根瘤和根等多个组织进行了转录组测序,鉴定到了根瘤共生诱导的基因

 

通过比较沙棘根瘤共生诱导和苜蓿根瘤固氮共生相关基因,研究团队还发现这两类基因中绝大多数呈现出直系同源关系,如NIN, RPG, NSP2, DMI2等。这表明两种共生类型具有保守的共生分子机制。对NIN等基因的跨物种染色体共线性分析也间接地支持了上述结论。

 
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沙棘,是生态和经济价值双优的落叶性灌木。其根部与放线菌共生固氮,具有很强固氮改良土壤和保持水土能力,适应于缺水少肥的华北及西北贫瘠地区,是防风固沙的功臣;其果实富含维生素C及黄酮等活性物质,是健康饮品的原料供给者,也因此被称为“长寿果”“生命能源”“圣果”“维C之王”。

 

沙棘参考基因组为研究沙棘的分子生物学、植物-放线菌共生,以及沙棘的遗传改良提供了科学基础。

 

本文转载自公众号:华大基因

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