科普

首开国际先河|一起探究瑞丽植物园的数字化

2019-03-07 911植物园瑞丽植物园基因组

瑞丽植物园位于云南省德宏傣族景颇族自治州瑞丽市勐秀乡刀坝,是全球34个生物多样性热点区域之一,具有丰富的生物多样性和资源优越性。

缺少基因组尺度的数据和信息在一定程度上限制了进化历史、多样性现状与未来的研究。可喜的是,瑞丽植物园项目给植物园和保护地提供了一个新范式,即对一定区域内的所有植物、乃至生境中所有生物组成进行数字化。

经过长时间的努力,“瑞丽植物园数字化项目”取得阶段性成果,论文于2019年1月25日在线发表在国际学术期刊《GigaScience》。该项目产生了巨大的国际影响力,一经发布,立即被美国科学促进会(AAAS)旗下的权威网站EurekAlert!等国际媒体转载报道。

如何进行数字化?

让我们一起来看看数字化瑞丽植物园是怎么实现的:

1)获取样本:瑞丽植物园数字化项目对瑞丽植物园及其周边地区(97°38'47“至98°05'57”N,23°52'42“至24°09'20”E,海拔范围738-1,200 m)分布的物种进行了采集——总共获得1,093号(份)维管植物叶片样本。

2)提取DNA:研究人员成功提取其中761份维管植物样本的DNA,涵盖49目138科(凭证标本保存于国家基因库标本馆(HCNGB))。

3)测序:先为每个物种构建了一个短插入文库(200 bp);然后,使用BGISEQ-500测序仪对761份样本(约689种)进行高深度基因组测序(每个物种的平均测序深度为60X),每个样本的测序量大约70 Gb,共计产生54 Tb原始数据。该项目的样本信息数据和基因组测序原始数据,均可在国家基因库生命大数据平台CNGBdb中获得。

4)结果分析:依据凭证标本,257号标本被鉴定到物种水平;参考叶绿体基因组信息,其余504份样本被鉴定到科属水平。其中,大多数物种属于豆科植物(71份样本),禾本科(45份样本)和菊科(37份样本)。见下图:内圈中的颜色代表不同的科,外圈中的颜色代表不同的目。

瑞丽植物园数字化的价值

瑞丽植物园项目是全球首次针对整个植物园进行大规模植物基因组测序,它产生的大量维管植物高深度全基因组测序数据,不仅可以用于基因组、线粒体、叶绿体的组装,协助评估基因组特征(包括基因组大小,重复片段和杂合性);同时也可用于叶绿体基因组以及一些保守核基因的组装,从而为进化和基因功能研究提供有用的信息。瑞丽植物园项目为万种植物基因组计划开启了良好的开端,推动生物多样性、进化、生态保护及各种重要基础科研和农业应用转化问题的研究。

引用

  1. Liu H et al. Molecular digitization of a botanical garden: high-depth whole genome sequencing of 689 vascular plant species from the Ruili Botanical Garden GigaScience. 2019.
  2. 基因+VR:瑞丽虚拟植物园的全新打开方式
  3. 瑞丽植物园689种植物基因组测序完成
  4. 全球首次!瑞丽珍稀植物园689种植物获得全部基因组测序数据

上一篇下一篇