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2019-03-15 10:16:08  hgy

最大的规模全基因组重测序!云南农业大学教育部重点实验室董扬团队和中科院植物所梁振昌团队分析葡萄多样性

葡萄(Vitis viniferassp.vinifera)是葡萄属中栽培最多的水果作物,其中还含有约60种可生育的野生种类。在世界温带地区的原生栖息地中,北美约有28种野生葡萄品种,东亚约有30种野生葡萄种类。 Vitis vinifera ssp.vinifera是现存于欧洲和近东的唯一现存的野生葡萄分类群,它被认为是当今近10,000个驯化葡萄品种的野生祖先。尽管葡萄栽培在人类历史中的重要性和品种改良的经济价值,但缺乏葡萄藤的大规模基因组变异数据。除了广泛使用的10-20K基因分型阵列之外,最近仅报道了36种葡萄品种的全基因组重测序数据,基因组资源的缺乏阻碍了对过去历史的研究和目前葡萄藤的性状改良。

2019年3月13日,以中科院植物研究所作为第一通讯单位,梁振昌研究员作为第一作者,云南农业大学董扬教授作为通讯作者,云南农业大学陈玮教授和何霞红教授作为共同通讯在Nature Communications上发表题为Whole-genome resequencing of 472 Vitisaccessionsfor grapevine diversity and demographic history analyses的文章,从葡萄科植物中的472种葡萄种质和4种密切相关的物种中以单碱基分辨率描绘全基因组遗传变异,以研究葡萄树的遗传多样性

为了评估野生和栽培的葡萄品种的遗传多样性,研究人员将所有个体定位到Pinot Noir参考基因组,这种方法也用于分析其他植物属的大型重测序数据集。 共鉴定了77,726,929个SNP,10,278,017个短基因组插入和缺失(indel),以及约25,000个拷贝数变体。进一步过滤得到基本组37,859,960个SNP和3,854,659个indel(≤40bp),次要等位基因频率(MAF)大于0.005,核心组12,549,273个SNP和904,280个indel(≤40bp),MAF大于0.05。基本组和核心组的转换与翻译(Ti/Tv)SNP的比率估计分别为2.48和2.88。

对葡萄树基因组中所有已鉴定的插入缺失和SNP的调查显示,每个染色体都含有高indel和SNP密度的区域,这些区域偏离了全基因组平均值。大约71.2%的SNP位于基因间区域,4.6%位于编码序列中。编码区SNP的非同义 - 同义替代率为1.17,与木豆(1.18)的报告值相当,但低于番茄(1.23)报告的值,大豆(1.35)和水稻(1.46)。研究人员还发现73.6%的indel位于基因间区域,1.4%位于编码区域。估计编码区中66.7%的插入缺失可导致移码突变。

了解基因组水平的葡萄品种对于葡萄的品种改良很重要。在该研究中,研究人员报告了472种葡萄种质的单碱基分辨率的全基因组遗传变异,涵盖了来自广泛地理分布的60种现存葡萄种类中的48种,这种变异有助于确定最近驯化葡萄藤中有效种群大小的显著扩大和收缩。此外,研究人员发现候选基因和重要的性状之间的关联,如浆果形状和芳香化合物。这些结果证明了重新测序数据的资源价值,用于阐明葡萄品种的进化生物学,并为葡萄树遗传改良提供目标。



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