中新網(wǎng)重慶10月9日電 (記者 鐘旖)西南大學(xué)9日召開新聞發(fā)布會宣布,該??蒲袌F(tuán)隊(duì)成功繪就家蠶超級泛基因組圖譜,這是迄今動(dòng)植物中最大的長讀長泛基因組,在世界上率先實(shí)現(xiàn)家蠶基因庫數(shù)字化,創(chuàng)建“數(shù)字家蠶”。
研究成果作為世界家蠶基因組研究的新里程碑,將開啟家蠶設(shè)計(jì)育種和多元?jiǎng)?chuàng)新利用新時(shí)代。相關(guān)研究論文日前在國際期刊Nature Communications在線發(fā)表。
圖為現(xiàn)場展示的蠶繭?!≈芤?攝
“西南大學(xué)擁有世界規(guī)模最大的家蠶基因庫,覆蓋全球90%以上的家蠶遺傳變異資源,是我們開展超級泛基因組研究的優(yōu)勢。”西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、國家蠶桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家代方銀教授介紹說,超級泛基因組,是一個(gè)物種所有基因組信息的總和,對深化功能基因組研究、種質(zhì)創(chuàng)新等意義重大。其團(tuán)隊(duì)對1078份蠶種質(zhì)資源(205份地方種、194份改良種、632份遺傳材料、47份野桑蠶)進(jìn)行了深度二代測序,對其中545份代表性資源進(jìn)行了三代測序,產(chǎn)生55.57T基因組數(shù)據(jù),組裝了545個(gè)蠶的高質(zhì)量基因組,對100個(gè)基因組進(jìn)行了基因注釋,鑒定到4300余萬個(gè)SNP、930余萬個(gè)Indel、340余萬個(gè)結(jié)構(gòu)變異(SV)和7308個(gè)新基因(家族),繪制了高精度家蠶泛基因組圖譜,囊括了目前最全面的家蠶和野桑蠶基因組信息。
圖為現(xiàn)場展示的蠶?!≈芤?攝
代方銀說,這一成果將開啟家蠶功能基因組研究和分子育種研究的新篇章。比如可以高效率、高通量對接基因型和表型,精細(xì)解析控制性狀的遺傳基礎(chǔ);可以針對基因組全區(qū)域進(jìn)行研究,不只局限于基因組不到3%的基因編碼區(qū);可以對基因組里大片段結(jié)構(gòu)變異進(jìn)行研究,包括基因重復(fù),大片段插入、缺失、倒位和染色體斷裂、融合等。
具體以鑒定特定性狀的基因或其因果變異工作來說,此前像“大海撈針”,家蠶超級泛基因組圖譜猶如精細(xì)網(wǎng)格化的“坐標(biāo)”,對行家里手來說,直接對接表型和基因組密碼像是“查字典”般容易。
圖為545個(gè)蠶基因組的結(jié)構(gòu)變異特征?!〖倚Q基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供圖
值得一提的是,在此次家蠶超級泛基因組研究中,還取得了其他重要科學(xué)發(fā)現(xiàn):通過比較千余個(gè)蠶的基因組信息,最終揭示了家蠶起源于中國黃河中下游地區(qū);研究鑒定到數(shù)百個(gè)馴化、改良的相關(guān)基因和變異,闡明了中國實(shí)用種和日本實(shí)用種雜交產(chǎn)生最突出雜種優(yōu)勢種的遺傳基礎(chǔ),將推動(dòng)“超級蠶”育種計(jì)劃實(shí)現(xiàn);研究揭示了繭絲產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵控制基因,將為家蠶分子育種提供直接靶標(biāo);應(yīng)用家蠶超級泛基因組,確定了昆蟲警戒色和胚胎滯育的關(guān)鍵基因、精細(xì)的基因組變異特征,對理解昆蟲環(huán)境適應(yīng)性機(jī)制具有重要意義。
代方銀表示,下一步,家蠶基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還將搭建泛基因組數(shù)據(jù)庫,促進(jìn)家蠶基礎(chǔ)研究;深度剖析基因組內(nèi)涵,助力遺傳進(jìn)化研究;同時(shí),系統(tǒng)挖掘家蠶的優(yōu)異基因,促進(jìn)家蠶品種選育和多元化利用,拓展其他新功能、新型材料的開發(fā)。
圖為家蠶生命周期各階段豐富的表型多樣性?!〖倚Q基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供圖
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