8篇Nature Genetics,2篇Nature Biotec,揭示棉花A基因的起源

儘管最近努力對棉花基因組進行測序,包括雷蒙氏棉(D5),(AD)1和Barbadense Gossypium barbadens,(AD)2-

A基因組供體的起源歷史和A基因組之間的差異程度仍然難以捉摸。

2020年4月13日,武漢大學朱玉賢及及美國農業部農業研究局John Z.Yu共同通訊在Nature Genetics 在線發表題為“Genome sequence of Gossypium herbaceum and genome updates of Gossypium arboreum and Gossypium hirsutum provide insights into cotton A-genome evolution”的研究論文,該研究首次組裝了A1品種africanum,並在PacBio長讀的基礎上,重新組裝了高質量的A2品種Shixiya1和TM-1基因組。在組裝和更新棉花基因組後,該研究揭示了棉花A基因組的起源。

該研究證明了所有現有的A基因組都可能起源於一個共同的祖先。A0,與A1在系統發育上的相關性高於A2。此外,顯示出異源四倍體形成先於A1和A2的形成。兩種A基因組都是獨立進化的,沒有祖先與後代的關係。基因區域中豐富的物種特異性結構變異改變了許多重要基因的表達,這可能導致(AD)1中纖維細胞的改善。該研究發現解決了圍繞A基因組起源的現有爭議概念,併為棉花遺傳改良提供了寶貴的基因組資源。

另外,iNature整理了近幾年的棉花大基因組測序文章,我們發現,中國學者突破性的貢獻了10篇:8篇Nature Genetics(包括今天的1篇) 及2篇Nature Biotechnology 文章(點擊閱讀)。


8篇Nature Genetics,2篇Nature Biotec,揭示棉花A基因的起源


棉花屬共包括46個二倍體棉種和5個四倍體棉種, 所有的二倍體棉花物種均可能由1個共同的祖先進化而來, 隨後分化為8個基因組, 包括A、B、C、D、E、F、G和K, 而所有的四倍體棉花種均是由A基因組亞洲棉和D基因組雷蒙德氏棉進行種間雜交加倍形成。


舊世界A基因組祖先和新世界D基因組祖先之間的雜交,然後染色體加倍,形成了大約1-2億年前(Ma)的同種多倍體棉。關於廣泛種植的異源四倍體棉花G. hirsutum的實際A基因組供體的不確定性持續存在。分別被稱為非洲棉和亞洲棉的A1(n = xx = 13)和A2(n = xx = 13)是世界上僅有的兩個二倍體A基因組物種。


Stephens首先使用遺傳學和形態學證據在Nature上提出,A2是當今同種多倍體棉花的A基因組供體。Gerstel 通過細胞遺傳學研究認為,同種多倍體中A1與A基因組的關係比A2更緊密

。儘管最近努力對棉花基因組進行測序,包括雷蒙氏棉(D5),(AD)1和Barbadense Gossypium barbadens,(AD)2-A基因組供體的起源歷史和A基因組之間的差異程度仍然難以捉摸。大量研究支持類似D5的棉屬物種作為D基因組供體,但目前尚無確鑿證據表明四倍體棉的實際A基因組供體是A2或A1。


在這項研究中,首次組裝了A1品種africanum,並在PacBio長讀的基礎上,重新組裝了高質量的A2品種Shixiya1和TM-1基因組。在組裝和更新棉花基因組後,該研究揭示了棉花A基因組的起源。此外,該研究發現了豐富的結構變異(SV),這些變異已影響鄰近基因的表達,並有助於解釋棉花品種之間的表型差異。


該研究證明了所有現有的A基因組都可能起源於一個共同的祖先。 A0,與A1在系統發育上的相關性高於A2。此外,顯示出異源四倍體形成先於A1和A2的形成。兩種A基因組都是獨立進化的,沒有祖先與後代的關係。

基因區域中豐富的物種特異性結構變異改變了許多重要基因的表達,這可能導致(AD)1中纖維細胞的改善。該研究發現解決了圍繞A基因組起源的現有爭議概念,併為棉花遺傳改良提供了寶貴的基因組資源。


參考消息:

https://www.nature.com/articles/s41588-020-0607-4



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