2010年11月14日,,香港中文大學(xué)、華大基因研究院,、農(nóng)業(yè)部,、中國科學(xué)院等單位合作的"大豆回家"項目,,在大豆基因組研究取得重大突破。研究成果"31個大豆基因組重測序揭示遺傳多樣性和進化選擇模式"在國際著名雜志《自然-遺傳學(xué)》上在線發(fā)表,。該研究首次對野生大豆和栽培大豆全基因組進行了大規(guī)模遺傳多態(tài)性分析,,為全球大豆的遺傳學(xué)研究提供了非常有價值的資源,意義重大,,影響深遠,,為大豆種質(zhì)資源保護和分子育種帶來新的科學(xué)啟示。
研究人員運用新一代測序技術(shù)對17株野生大豆和14株栽培大豆進行了全基因組重測序,,利用SOAP軟件v2.18比對到大豆的參考基因組上,,總共發(fā)現(xiàn)了630多萬個單核苷酸多態(tài)性位點(SNPs),建立了高密度的分子標記圖譜,。同時通過SOAPdenovo軟件分別對野生大豆和栽培大豆進行組裝,,從而鑒定出了18多萬個兩種大豆中獲得和缺失變異(PAVs),得到了在栽培大豆中獲得以及丟失的基因,。此研究還發(fā)現(xiàn)了大豆基因組不同于其它作物植物的兩個顯著特點:存在較高程度的基因連鎖不平衡和較高比例的單核苷酸非同義替換/同義替換比例,,這提示在大豆育種方面,分子標記育種比基因圖位克隆可能會擁有更多的優(yōu)勢,。這些發(fā)現(xiàn)為大豆的遺傳學(xué)研究以及分子育種提供了重要的多態(tài)性標記,,同時也補充了大豆的基因集,為大豆基因組的進一步研究提供了大量的寶貴數(shù)據(jù),。
研究人員發(fā)現(xiàn),,與栽培大豆相比,野生大豆有著更高水平的遺傳多樣性,,這表明人類的選擇對栽培大豆的遺傳多樣性產(chǎn)生了很大的影響,,導(dǎo)致了狹窄的生物多樣性,對可持續(xù)種植帶來負面影響,。而對野生大豆的分析表明,,隨著野生大豆生存環(huán)境的減少,野生大豆的有效群體大小在減少,,這表明了野生種質(zhì)資源保存的重要性和緊迫性,。此外,研究人員還報道了大豆基因組中基因連鎖不平衡位點及分布,,鑒定了20多萬個標簽SNPs,,這些工作將有利于數(shù)量性狀位點分析及相關(guān)研究。該項研究第一次為大豆基因組學(xué)研究提供了全面的重測序數(shù)據(jù),,對未來的大豆群體遺傳學(xué)研究,,分子標記育種,新基因的發(fā)現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
大豆是中國和亞洲地區(qū)的重要傳統(tǒng)作物,,蘊含豐富營養(yǎng)價值,,是提供食糧和飼料的重要經(jīng)濟作物,大豆亦是一種對環(huán)境十分友善的作物,,每年以每公頃一百公斤的效率把大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化到土壤之中,,令植物可以吸收,適合應(yīng)用在輪作,、連作和套作等可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)模式中,。雖然大豆起源于中國,但國內(nèi)的大豆生產(chǎn)只及需求的三分之一,,令中國成為全球最大的大豆入口國,,每年耗資數(shù)十億美元購買大豆,入口總額為全球大豆總出口量的一半,。由于中國及世界的優(yōu)質(zhì)農(nóng)耕地面積及淡水資源不斷萎縮,,令大豆等作物的產(chǎn)量難以滿足全球人口上升而日益增加的需求,有效利用邊緣土地作種植用途成為優(yōu)先課題,。
香港中文大學(xué)的項目負責(zé)人Lam Hon-Ming林漢明博士相信這項研究所產(chǎn)生的大量基因組數(shù)據(jù)可以促進日后的大豆研究,,同時亦為大豆育種提供重要信息。這是首次全由中國科學(xué)家在大豆的故鄉(xiāng)----中國完成的一項大型大豆基因組課題,,突破了先進國家在大豆高端研究的壟斷,,亦是大陸和香港之間的緊密合作獲得顯著科研突破的典范。同時,,此項科學(xué)研究在中港科研合作史上也具有新的里程碑意義,。香港中文大學(xué)與華大基因研究院的科研工作者將作物科學(xué)、分子生物學(xué)與新一代測序技術(shù)相結(jié)合,,實現(xiàn)了強強聯(lián)合,,研究成果將會進一步深化大豆的科學(xué)研究與應(yīng)有開發(fā),最終為中國乃至全世界的農(nóng)業(yè)做出貢獻,。(生物谷Bioon.com)
更多閱讀
PNAS:決定大豆生長的基因Dt1
Nature:大豆基因組測序成功
個人基因組測序服務(wù)收費將大幅降價
生物谷推薦英文摘要:
Nature Genetics doi:10.1038/ng.715
Resequencing of 31 wild and cultivated soybean genomes identifies patterns of genetic diversity and selection
Hon-Ming Lam1,6, Xun Xu2,3,6, Xin Liu1,2,6, Wenbin Chen2,6, Guohua Yang2,6, Fuk-Ling Wong1, Man-Wah Li1, Weiming He2, Nan Qin2, Bo Wang2, Jun Li2, Min Jian2, Jian Wang2, Guihua Shao1,4, Jun Wang2,5, Samuel Sai-Ming Sun1 & Gengyun Zhang2,3
We report a large-scale analysis of the patterns of genome-wide genetic variation in soybeans. We re-sequenced a total of 17 wild and 14 cultivated soybean genomes to an average of approximately ×5 depth and >90% coverage using the Illumina Genome Analyzer II platform. We compared the patterns of genetic variation between wild and cultivated soybeans and identified higher allelic diversity in wild soybeans. We identified a high level of linkage disequilibrium in the soybean genome, suggesting that marker-assisted breeding of soybean will be less challenging than map-based cloning. We report linkage disequilibrium block location and distribution, and we identified a set of 205,614 tag SNPs that may be useful for QTL mapping and association studies. The data here provide a valuable resource for the analysis of wild soybeans and to facilitate future breeding and quantitative trait analysis.