中国在竹子群体遗传研究方面取得重要突破! | CNGBdb支撑发表科研成果速递

2021-09-16 278CNGBdb

2021年9月15日,国际权威期刊《Nature Communications》在线发表了中国研究人员在竹子群体遗传研究方面取得的最新研究成果,通过对427个毛竹个体基因组的分析,揭示了毛竹种群结构的特点以及材性性状的遗传基础。文章题目为:Analysis of 427 genomes reveals moso bamboo population structure and genetic basis of property traits。该成果是继中国发布首个竹类植物基因组——毛竹基因组草图之后,竹子生命科学研究领域取得的又一项突破性成果,再次彰显了中国在基础研究领域对世界竹藤科技发展的引领作用,对于增强中国林业科技创新的国际话语权具有重要意义。

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此项研究中所有毛竹的测序数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0001535

研究人员历时近7年,采集了中国毛竹主产区480个代表性个体样本,收集了12个环境因子,测定了所有样本的密度、压缩强度、压缩模量、拉伸强度、拉伸模量和抗弯强度以及枝下高、地径和节数等9个与材性相关的重要性状的表征数据,完成了427个毛竹个体的重测序。

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利用来自15个代表性地理区域的毛竹个体基因组数据,获得了545万个单核苷酸多态性位点,21042个结构变异和16.87万个拷贝数变异,构建了毛竹基因组变异图谱。研究发现,15个不同地理区域的毛竹可划分为5个系统发育群,华东地区可能是毛竹种群的单起源地。毛竹具有遗传多样性低、基因型杂合度高的特点,平衡选择下的基因是毛竹种群适应的基础,并推断毛竹种群进化中经历了瓶颈效应,而且近期(~100年)种群数量变化较少。竹子优质材性的遗传信息是分子育种关注的焦点,对毛竹材性相关重要性状的全基因组关联分析发现,许多基因与细胞壁、碳水化合物代谢和环境适应性有关。

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竹子是绿色可再生的速生生物质资源,中国是世界竹子分布中心之一,竹林面积达701.97万公顷。竹子在保障木材安全、应对气候变化、消除绝对贫困、实现绿色增长等方面发挥着巨大作用,其开发利用已得到国际社会的高度关注。然而,竹子长期处于营养生长阶段,花期不定、花后死亡等生物学特性严重制约了竹子群体遗传学的研究。上述研究成果为揭示毛竹的系统进化,解析其农艺性状的遗传机制奠定了基础。同时,该成果不仅丰富了竹类植物的群体遗传信息,对整个竹类植物群体遗传、系统进化、个体重要性状形成等基础研究具有重要的科学价值,而且对加速竹子分子育种进程将产生积极的促进作用,对于有效缓解竹子资源利用品种单一、总量相对不足的问题具有重要的现实意义。

该研究得到了林业公益性行业科研专项重大项目“毛竹核心种质重测序及竹壁发育调控基因研究”(201504106)的支持,由国际竹藤中心牵头,联合南京林业大学、华大生命科学研究院以及地方林业局/站等单位共同完成。

参考文献Zhao, H., Sun, S., Ding, Y. et al. Analysis of 427 genomes reveals moso bamboo population structure and genetic basis of property traits. Nat Commun 12, 5466 (2021). 
信息及图片来源:"世界竹藤通讯"公众号及Nat Commun官网

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