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基因组学技术大发展助力园艺植物研究取得新 [复制链接]

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园艺植物是一类可供观赏或食用植物的统称,通常具有较高的经济价值。广义上说,园艺植物包括花卉、蔬菜、果树、部分瓜类(如西瓜(Citrulluslanatus)和甜瓜(Cucumismelo))和茶树(Camelliasinensis),种类繁多,资源非常丰富。目前,全世界常见的观赏植物有多种,蔬菜多种,果树多种。不同于主要粮食作物(如水稻(Oryzasativa)、玉米(Zeamays)、小麦(Triticumaestivum)、谷子(Setariaitalica)和高粱(Sorghumbicolor))大多集中在禾本科,园艺植物在植物分类上涉及大量物种。其中,有的园艺植物在物种进化位置上非常特殊,是探索不同类型植物起源和特殊生理功能演化的重要切入点。例如,基于葡萄(Vitisvinifera)基因组研究,研究者发现了核心双子叶祖先六倍化事件(TheFrench-ItalianPublicConsortiumforGrapevineGenomeCharac-teri--zation,)。此外,园艺植物的遗传改良,尤其是特色新品种(如特殊花型、花色和花期)的培育,在生产上也具有重要的经济意义。基因组学技术的飞速发展为园艺植物研究注入了新的活力。大约10年前,第二代测序技术开始商业化普及,在测序通量上大大超过传统的桑格测序方法,成本也随之大幅下降,使得包括园艺植物在内的大量物种全基因组参考序列的测定和遗传群体的大规模基因分型成为可能。很多园艺植物的基因组较大(多倍体或含有大量的重复序列),而且不少园艺植物由于异花授粉使得全基因组杂合度较高,通过二代测序技术很难获取高质量的基因组图谱。近几年,第三代测序技术逐渐成熟,实现了长片段测序,单条读长可达几万甚至几十万个碱基对,对于一些复杂园艺植物基因组组装帮助很大。与此相对应,生物信息学分析方法也在不断地改进和升级,新的研究思路不断涌现。DNA测序技术、研究设计方案及生物信息学软件功能的实用化和便捷化极大地推动了园艺植物的基因组学和遗传学研究及育种改良。目前,已陆续完成了几十种重要园艺植物全基因组精细序列的图谱绘制。其中,近日完成并公开发表的睡莲(Ny-m-p--haeatetragona)基因组图谱及其进化分析就是一个典型代表。睡莲是一种常见的水生观赏植物,北京的颐和园、扬州的瘦西湖和上海的辰山植物园均有栽培。坐游船,赏睡莲,也已成为许多夏季公园的娱乐项目。因睡莲与双子叶植物荷花外观相似,人们经常会混淆。其实,睡莲与荷花(Nelumbonucifera)是完全不同的植物(情况与蜡梅(Chimonanthuspraecox)和梅花(Prunusmume)类似,常常被误解,其实它们分属于单双子叶过渡类群和典型双子叶植物纲),亲缘关系很远。最近20年,科学家运用新的分子生物学技术进行分类,惊奇地发现睡莲与无油樟(Amborellatrichopoda)植物一样具有非常特殊的进化地位,在系统发育关系上处于被子植物的基部,即睡莲既不是双子叶植物也不是单子叶植物(Chenetal.,)。作为被子植物起源的重要节点,睡莲与无油樟和八角茴香(Illiciumverum)等植物都属于早期开花植物类群(图1)。开花植物有近30万种,起源于约2亿年前,睡莲等早期开花植物的基因组学研究是了解被子植物起源和进化的关键一环,因此备受植物和进化学家
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