CGM第467期:燕麦早期驯化的基因组学基础

文摘   科学   2025-01-20 10:57   广东  
CGM将于北京时间1月22日星期三 8:00 PM举办在线沙龙活动。本期我们有幸邀请到河北大学生命科学学院何强博士讲述燕麦早期驯化的基因组学基础”。
嘉宾简介
何强

2020.10-至今 河北大学生命科学学院 讲师

2015.8-2020.8 西南大学 特种经济动物饲养 博士

2012.9-2015.7 重庆师范大学 

生物化学与分子生物学 硕士

2008.9-2012.7 太原师范学院 生物科学 本科

2020年加入河北大学后,目前专注于利用多组学和分子生物学手段研究燕麦基因组进化对重要农艺性状形成与演化的影响,并深入解析其遗传机制。近五年在CellNature plantsNature communicationsMolecular plantsJournal of Integrative Plant BiologyBMC biology等国际主流期刊发表11研究论文。

内容摘要

燕麦,作为全球第七大谷类作物,是公认的全价营养食品,深受消费者喜爱。此外,燕麦也是世界上最重要的优质饲草之一,以其易于种植、适口性强、产量高且家畜偏好等特点著称,同时拥有耐瘠薄、耐盐碱、抗旱及抗寒等卓越特性。这些优势使燕麦在保障食品安全和缓解畜牧业饲料短缺等问题方面扮演着至关重要的角色。然而,栽培燕麦的基因组十分复杂,其异源六倍体的基因组结构,加上约11Gb的庞大基因组以及高达约87%的重复序列含量,导致其基因组组装难度极大。尽管已有皮燕麦‘Sang’和裸燕麦‘三分三’两个栽培燕麦基因组公布,但相较于其他作物,燕麦在基因组学领域的研究仍显滞后,极大阻碍了燕麦分子设计育种等工作的有效推进。

同时,栽培作物在长期的人工驯化和遗传改良过程中丢失了大量遗传信息,尤其是抗性相关的优异等位基因。而野生种质往往蕴含着大量宝贵的遗传资源,被认为是现代栽培品种遗传改良与种质创新的关键源泉。不实野生燕麦(Avena sterilis L.),被认为是栽培燕麦的直接祖先种,具有强大的环境适应能力,常常在小麦、大麦和玉米等田间作物中作为杂草生长。但因其缺乏高质量的基因组,极大地阻碍了对栽培燕麦进化历程、驯化历史的深入研究以及优异等位基因资源的挖掘和利用等工作。

本研究成功解析了栽培燕麦祖先种不实野燕麦和栽培皮燕麦两个近乎完整的参考基因组。其中,野燕麦组装大小达10.99 Gb,全基因组仅剩14个gap,是国际上动植物领域首个报道的超过10 Gb的近乎完整的基因组。该研究系统地揭示了野生与栽培燕麦着丝粒序列全景结构及动态进化历程,鉴定到了大量与燕麦驯化相关的重要基因组进化事件和关键基因。其中,发现了一个在染色体4A至4D间发生的约28 Mb的大片段复制事件,该片段带有多个与重要农艺性状尤其是与产量相关的候选基因,并利用全球117份野生和栽培燕麦材料证明了其在燕麦早期驯化过程中的重要作用。同时,进一步利用群体遗传学分析挖掘到了大量与燕麦驯化相关的重要候选基因,为燕麦的功能基因组学及遗传改良提供了重要的基础。

关键词:燕麦,基因组,着丝粒,结构变异

参考文献:
1.He Qiang., Li Wei., Miao Yuqing., Wang Yu., Liu Ningkun., Liu Jianan., Li Tao., Xiao Yao., Zhang Hongyu., Wang Yaru., Liang Hanfei., Yun Yange., Wang Shuhui., Sun Qingbin., Wang Hongru., Gong Zhizhong., Du Huilong. The near-complete genome assembly of hexaploid wild oat reveals its genome evolution and divergence with cultivated oats. Nature Plants 10, 2062–2078 (2024). https://doi.org/10.1038/s41477-024-01866-x
参加方式

2025年1月22日 星期三 8:00 PM(北京时间)

2025年1月22日 星期 1:00 PM(欧中时间)

2025年1月22日 星期 7:00 AM美东时间


参与平台:腾讯会议及Bilibili(关注:CGMonline)

腾讯会议ID:914-7750-2482

腾讯会议链接: https://meeting.tencent.com/dm/oftYkEStbPqB


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