【Nature】科学家成功绘制出大麦基因组草图
Nature:科学家成功绘制出大麦基因组草图
2012/11/21 16:19:22
一个国际科学家小组在《自然》杂志上公布了高分辨率的大麦基因组草图。这项突破是朝着研发更优良的大麦新品种迈出的关键一步，不仅有助于防治禾谷类作物疾病，满足气候变化条件下的粮食需求，同时也会对啤酒和威士忌行业产生重要影响。
大麦基因组的大小几乎是人类基因组的两倍，测定其DNA（脱氧核糖核酸）序列对科学家而言是一个重大挑战，这主要是因为大麦基因组中包含的密切相关的序列所占比例相当大，很难拼凑成一个真正的线性顺序的序列。
国际大麦基因组测序联盟的科学家为此开发和采用了一系列创新策略，从而克服了这些困难，成功绘制出一张具有高分辨率的大麦DNA序列组装草图，其中包含了呈线性顺序排列的大部分大麦基因。
这张草图提供了一份关于大麦基因组中功能部分的详细概览，揭示了其32000个基因中的大部分的顺序和结构，并对处于不同发育阶段的不同组织中的基因在何处以及何时开启进行了详尽分析。科学家们还在草图中描述了大麦基因组中动态区域的分布，例如，包含能够将抗病性传递下去的基因的区域所在的位置，这将有助于更深入地了解大麦的免疫系统。此外，这项研究成果还以前所未有的细节强调了几个不同大麦品种之间的差异。
参与此项研究的英国团队领导人、苏格兰詹姆斯·赫顿研究所教授罗比·沃说：“有了基因序列的组装目录，就可以通过育种来培植新的大麦品种，以更好地抵御害虫和疾病，对抗诸如干旱和炎热等恶劣的环境条件，从而提高大麦产量。”他表示，这将加快对大麦及其近亲小麦的相关研究，有了这些信息，局限于一个快速变化的环境下的育种专家和科学家们，将能够更有效地应对粮食安全的挑战。
就种植面积和产量而言，大麦是世界上第四大最重要的谷类作物。除了酿造威士忌和啤酒，大麦也是动物饲料的一个主要来源，是肉类食品和奶制品行业的重要保障。
A physical, genetic and functional sequence assembly of the barley genome
The International Barley Genome Sequencing Consortium
Barley (Hordeum vulgare L.) is among the world’s earliest domesticated and most important crop plants. It is diploid with a large haploid genome of 5.1 gigabases (Gb). Here we present an integrated and ordered physical, genetic and functional sequence resource that describes the barley gene-space in a structured whole-genome context. We developed a physical map of 4.98Gb, with more than 3.90Gb anchored to a high-resolution genetic map. Projecting a deep whole-genome shotgun assembly, complementary DNA and deep RNA sequence data onto this framework supports 79,379 transcript clusters, including 26,159 ‘high-confidence’ genes with homology support from other plant genomes. Abundant alternative splicing, premature termination codons and novel transcriptionally active regions suggest that post-transcriptional processing forms an important regulatory layer. Survey sequences from diverse accessions reveal a landscape of extensive single-nucleotide variation. Our data provide a platform for both genome-assisted research and enabling contemporary crop improvement.