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精选 | 2020-2022年『植物基因组』主题文章（一）

花匠小妙招
2024-11-20 17:06

本文目录

重要花卉植物高密度遗传连锁图谱构建研究进展

基因组编辑技术在马铃薯精准分子育种中的应用及研究展望

基于宏基因组测序的植物叶表微生物富集及DNA提取方法

水稻CRISPR/Cas12a系统的优化及其介导的腺嘌呤碱基编辑器的建立

基于PacBio三代测序的香瓜茄（人参果）基因组的组装

蒺藜苜蓿( Medicago truncatula )全长转录组测序及分析

基于简化基因组测序高粱育种材料亲缘关系的分析

黄花蒿R2R3-MYB转录因子全基因组鉴定及生物信息学分析

本期精选《生物技术通报》

2020-2022年 『植物基因组』主题高关注度文章

欢迎学者们点击题目，阅读下载原文！

重要花卉植物高密度遗传连锁图谱构建研究进展

郭丽丽，李昱莹，郭大龙，侯小改

摘要：遗传连锁图谱是以遗传标记间重组频率为基础的染色体或基因组内位点相对位置的线性排列图,高密度遗传图谱构建可实现物理图谱和遗传图谱的整合,对促进基因图位克隆具有重要作用。利用遗传图谱可有效地提高育种效率和改良品种。重要花卉植物高遗传图谱精密度尚无法满足精细定位研究的要求,百合、紫薇、郁金香、向日葵等重要花卉高密度遗传图谱构建研究较少,制约了花卉植物分子育种研究进程。概述了高密度遗传图谱构建流程及作图方法,综述了牡丹、梅花、月季、菊花、兰花、荷花、桂花等重要花卉植物遗传图谱构建研究进展,讨论了重要花卉植物高密度遗传图谱构建存在的主要问题,对今后重要花卉植物遗传图谱构建研究的发展方向及其在育种中的应用前景进行了展望,以期为花卉植物基因定位、辅助基因组组装、比较基因组学、基因克隆、分子标记辅助育种等提供参考。

基因组编辑技术在马铃薯精准分子育种中的应用及研究展望

叶明旺，李灿辉，龚明

摘要：基因组编辑技术经过近十年的快速发展,已成为基因功能研究及精准分子育种强有力的工具。该技术主要是通过造成靶位点双链DNA断裂,引发机体的修复机制,从而在特定位点引入DNA的插入或缺失突变。目前,随着国家实行的马铃薯主粮化战略,人们对于马铃薯品种的需求更加的多样化,而基因组编辑技术将会为马铃薯的定向遗传改良和精准分子育种提供一条高效快捷的技术实现途径。综述了3类主流基因组编辑技术的原理,回顾了基因组编辑技术在马铃薯品种改良和精准分子育种中的应用,讨论了基因组编辑对于马铃薯精准分子育种的意义和目前存在的问题,并对基因组编辑技术在马铃薯精准分子育种中的应用进行了展望,旨在为该技术在以后的马铃薯精准分子育种中的应用提供借鉴和新思路。

基于宏基因组测序的植物叶表微生物富集及DNA提取方法

张雨函，范熠，李婷婷，庞爽，刘为，白可喻，张西美

摘要：获得高质量的微生物基因组 DNA 是进行复杂微生物群落宏基因组学研究的基础和难点。植物叶表是一个微生物多样性丰富的复杂生态系统，这些微生物群落可以调节叶片功能性状，影响植物的适应性。深入了解叶表微生物群落的基本结构和功能原理，有助于在促进植物生长和植物保护方面发挥重要的应用价值。由于叶表严苛的环境，导致富集叶表微生物难度较大，严重限制了高质量叶表微生物基因组 DNA 的提取。基于现有 DNA 提取方法，加入表面活性剂 Silwet L-77 进行前处理，同时循环利用洗脱液，加强叶表微生物的富集，以提高叶表微生物的获取量。结合商业试剂盒方法进行提取得到高纯度、高浓度的基因组 DNA。经过质量控制和建库测序验证，DNA 质量达到宏基组建库的要求。通过此方法可以提高叶表微生物分离和收集效率的方法，提高叶表微生物 DNA 提取成功率，为应用高通量测序技术研究叶表微生物组成和其他植物分子生物学研究提供参考。

水稻CRISPR/Cas12a系统的优化及其介导的腺嘌呤碱基编辑器的建立

王敬文，严芳，柳浪，周雪平，王道文，周焕斌

摘要：为了构建高效的CRISPR/Cas12a介导的水稻基因编辑系统,通过测试不同来源的Cas12a蛋白、crRNA长度和构型来探索影响Cas12a编辑活性的因素发现,相对于AsCas12a和LbCas12a在crRNA为23nt时具有更高的编辑效率,并且crRNA 3’端的U4AU4结构并不能增强其在水稻中的编辑活性,同时利用大肠杆菌腺嘌呤脱氨酶变体TadA8e开发了CRISPR/LbCas12a介导的腺嘌呤碱基编辑系统pUbi∶rBE58,成功地将水稻内源基因OsCPK15实现A到G替换（A>G）,其效率为33.33%。本研究证明了利用CRISPR/Cas12a可以对水稻基因组进行编辑,丰富了水稻基因编辑工具,拓宽了基因编辑工具箱。

基于PacBio三代测序的香瓜茄（人参果）基因组的组装

司诚，钟启文，杨世鹏

摘要：香瓜茄又名人参果，具有抗氧化、抗肿瘤、抗糖尿病等多种生物活性。为丰富茄科作物基因组信息及进化发育历程，获取香瓜茄全基因组序列信息，同时为香瓜茄相关分子研究奠定基础。以香瓜茄植物组织为试验材料，基于 Illumina HiSeq 构建小片段文库进行基因组特征评估，利用 PacBio 三代测序技术、Hi-C 技术构建及组装香瓜茄全基因组数据库。利用生物信息学方法对获得的基因组序列进行组装、功能注释以及进化分析研究。结果表明，获得 54.11 Gb Illumina HiSeq 数据；获得 55.08 Gb PacBio 数据，reads 平均长度为 14 179 bp ；获得 Hi-C 数据量约 143 Gb ；拼接得到该基因组 contig 序列总长为 1.16 Gb，Hi-C 纠错后 contig N50 为 22.63 Mb ；Hi-C 挂载染色体，共有 1.12 Gb 长度的序列可以挂载到 12 条染色体上，占比 97.16% ；其中，能够确定顺序和方向的序列长度为 1.08 Gb，占定位染色体序列总长度的 96.11%，得到基因组大小 1.25 Gb；预测有 64.22% 的重复序列，41 571 个基因， 99.06% 的基因可以注释到 NR、GO、KEGG 等数据库中；预测得到 4 360 个 tRNA、5 677 个 rRNA、154 个 miRNA；得到 449 个假基因。香瓜茄与马铃薯的进化时间大约在 12.82 MYA。

蒺藜苜蓿（ Medicago truncatula ）全长转录组测序及分析

尚骁尧，周玲芳，尹芊芊，晁跃辉

摘要：为了深入分析和探索豆科模式植物蒺藜苜蓿的mRNA完整结构。使用单分子长读数测序技术（single-molecule longread sequencing technology,SMRT）对蒺藜苜蓿进行全长转录组测序及分析。共获得7 728 183个subread和509 014条全长非嵌合序列（full-length non-chimeric read,FLNC），通过比对分析发现，94.36%的序列与93.01%的序列分别与蒺藜苜蓿R108与A17参考基因组匹配。总计存在8 406种可变性剪接，其中主要的剪接方式为内含子保留（intron retention,RI）。共发现23 926个基因，其中12 049个基因存在295 545条转录本，在这些转录本中至少存在一个poly（A）位点。此外，共鉴定出3 223条转录因子，6 595条长非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）和479条融合转录本。使用SMRT技术能够深入发掘蒺藜苜蓿转录数据，也为更好地利用蒺藜苜蓿基因组资源提供数据补充。

基于简化基因组测序高粱育种材料亲缘关系的分析

张一中，范昕琦，杨慧勇，张晓娟，邵强，梁笃，郭琦，柳青山，杜维俊

摘要：探明高粱育种材料的遗传结构和亲缘关系，为今后高粱杂交育种、种质创新及杂种优势群构建提供理论依据。采用简化基因组测序技术（Specific-locus amplified fragment sequencing，SLAF-seq）对 37 份高粱材料进行测序，以高粱（ Sorghum bicolor_v3.1 ）基因组为参考基因组进行酶切预测，以水稻品种日本晴为对照进行比对分析，开发单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism，SNP）标记并将其应用于育种材料的遗传结构和亲缘关系分析。结果表明，从 37 份高粱材料中共获得 106.19 Mb 的读长数据，不同材料的读长个数在 1 461 206-4 628 462 ；对照数据的双端比对效率为 92.15%，酶切效率为 89.69%，SLAF 建库正常。测序质量值 Q30 平均为 89.60%，所有样品 GC 含量均值为 45.71%，共开发了 226 724 个 SLAF 标签，其中多态性 SLAF 标签有 105 053 个，通过序列分析共获得 185 451 个有效标记。群体遗传结构分析和主成分分析都将 37 份高粱育种材料划分为 2 个类群，保持系和国外材料聚为一类，恢复系和中国材料聚为一类，分群结果与实际系谱基本相符。根据 SNP 标记估算材料间的遗传距离，距离值范围为 0.0098-0.8841，L2R 与 L17R 遗传距离最小，3765 白 B 与 L17R 遗传距离最大。本研究明确了部分外引材料的血缘关系，并发现都拉类型、卡佛尔 / 顶尖类型的不育系与倾中国高粱的恢复系亲缘关系最远，在高粱杂交育种选配亲本上应加以重视。

黄花蒿R2R3-MYB转录因子全基因组鉴定及生物信息学分析

李琦，王怡超，刘畅，谭何新

摘要：MYB家族转录因子广泛参与植物的各种生物过程,其中R2R3-MYB数量最多、功能最广泛,有研究表明黄花蒿R2R3-MYB转录因子能调控分泌性腺毛的发育及青蒿素的生物合成,但相关研究还较少。以黄花蒿基因组数据为基础,通过本地BLAST和HMMsearch的方法,获得黄花蒿R2R3-MYB转录因子序列132条,并对其保守结构域进行分析,同时构建了与拟南芥R2R3-MYB转录因子的系统进化树,结合BLAST2GO软件的注释结果进行功能预测;此外,本研究还通过转录组数据库分析了R2R3-MYB基因在不同组织的表达模式。综合以上生物信息学分析数据获得了可能参与青蒿素生物合成的R2R3-MYB转录因子基因,同时为参与关键生物过程的R2R3-MYB转录因子基因的筛选提供依据。

《生物技术通报》是由中国农科院农业信息所主办的生物工程技术领域高水平综合性学术期刊，由知名科学家谢旗研究员担任期刊主编。主要报道与农业科学相关的国内外生物技术领域最新基础研究成果，致力于为学术共同体打造学术成果传播和交流的优秀平台。目前是中文核心期刊、中国科技核心期刊，入选CSCD核心库、RCCSE核心，“百种中国杰出学术期刊” “中国精品科技期刊” “中国科技期刊卓越计划”入选期刊。

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