研究人員破解了甘蔗復(fù)雜的遺傳密碼

現(xiàn)代雜交甘蔗是地球上收獲最多的作物之一，用于生產(chǎn)糖、糖蜜、生物乙醇和生物基材料等產(chǎn)品。它還擁有最復(fù)雜的基因藍(lán)圖之一。

到目前為止，甘蔗復(fù)雜的遺傳學(xué)使其成為最后一個(gè)沒(méi)有完整且高度準(zhǔn)確的基因組的主要作物?？茖W(xué)家們開(kāi)發(fā)并結(jié)合了多種技術(shù)，成功地繪制出了甘蔗的遺傳密碼。借助該地圖，他們能夠驗(yàn)證對(duì)具有影響力的褐銹病具有抵抗力的具體位置，這種病如果不加以控制，可能會(huì)摧毀糖料作物。研究人員還可以利用基因序列來(lái)更好地了解與糖生產(chǎn)有關(guān)的許多基因。

該研究是美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所 (JGI) 社區(qū)科學(xué)計(jì)劃的一部分，該研究所是勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (伯克利實(shí)驗(yàn)室) 的能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室辦公室。該研究今天發(fā)表在《自然》雜志上，基因組可通過(guò) JGI 的植物門戶網(wǎng)站Phytozome獲取。

“這是我們迄今為止完成的最復(fù)雜的基因組序列，”JGI 植物項(xiàng)目負(fù)責(zé)人兼 HudsonAlpha 生物技術(shù)研究所的研究員杰里米·施穆茨 (Jeremy Schmutz) 說(shuō)。 “它顯示了我們已經(jīng)走了多遠(yuǎn)。這是 10 年前人們認(rèn)為不可能的事情?，F(xiàn)在我們能夠?qū)崿F(xiàn)我們認(rèn)為在植物基因組學(xué)中不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。”

甘蔗的基因組非常復(fù)雜，不僅因?yàn)樗艽?，而且因?yàn)樗鹊湫椭参锖懈嗟娜旧w拷貝，這一特征稱為多倍體。甘蔗有大約 100 億個(gè)堿基對(duì)，是 DNA 的組成部分;相比之下，人類基因組大約有30億。

甘蔗 DNA 的許多片段在不同染色體內(nèi)和不同染色體之間都是相同的。這使得在重建完整的基因藍(lán)圖時(shí)正確地重新組裝 DNA 的所有小片段成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。研究人員通過(guò)結(jié)合多種基因測(cè)序技術(shù)解決了這個(gè)難題，其中包括一種新開(kāi)發(fā)的 PacBio HiFi 測(cè)序方法，該方法可以準(zhǔn)確確定較長(zhǎng) DNA 片段的序列。

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