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科研進展

昆明植物所完成極小種群野生植物蒜頭果高質(zhì)量基因組提升和神經(jīng)酸合成相關(guān)基因鑒定

文章來源:分類室、植物園  |  發(fā)布時間:2023-05-23  |  作者:馬永鵬  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  神經(jīng)酸是一種超長鏈單不飽和脂肪酸(cis-tetracos-15-enoic acidC24:1Δ15,如圖1),對提高腦神經(jīng)活力、修復腦損傷,防止腦神經(jīng)衰老有重要作用。目前市場上的神經(jīng)酸往往來源于鯊魚等動物的腦組織,價格非常昂貴。因而,挖掘和開發(fā)植物源的神經(jīng)酸資源受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。蒜頭果(Malania oleifera Chun et S. K Lee)是迄今報道的種子神經(jīng)酸含量最高的植物,其種油中含高達55.70-67%的神經(jīng)酸,為神經(jīng)酸資源的開發(fā)和可持續(xù)利用開創(chuàng)了嶄新的途徑。同時,蒜頭果分布在我國云南廣西的喀斯特石質(zhì)山地,是典型的極小種群野生植物。

  研究攻克了該植物由于植株各部位因含油量高而無法進行有效染色體交聯(lián)的瓶頸,首次獲得了高質(zhì)量的Hi-C數(shù)據(jù)?;谇捌谒忸^果基因組草圖,通過進一步優(yōu)化基因組組裝策略,最終獲得了染色體級別的高質(zhì)量基因組(如圖1)?;蚪M大小為1.5G,contig N50scaffold N50分別達到4.9 Mb112.6 Mb。同時,研究人員在蒜頭果基因組中鑒別了26個與神經(jīng)酸合成相關(guān)的基因,包括:20KCSs, 4 KCRs, 1 HCD and 1 ECR(如圖2)。結(jié)合種子轉(zhuǎn)錄組分析(種子初始發(fā)育期—神經(jīng)酸開始合成和中后期—神經(jīng)酸大量合成和累積),發(fā)現(xiàn)6KCSs在種子中高表達(如圖2),且大部分已經(jīng)證明參與神經(jīng)酸的生物合成。該研究為植物源神經(jīng)酸的基因工程和蒜頭果的保護利用奠定了基礎。 

  近日,中國科學院昆明植物研究所和西南林業(yè)大學等單位的研究團隊合作,在國際期刊Scientific Data在線發(fā)表了題為The chromosome-level genome assembly and genes involved in biosynthesis of nervonic acid of Malania oleifera的研究論文。中國科學院昆明植物研究所陽天泉副研究員、博士研究生張仁綱、田曉玲為論文的共同第一作者。西南林業(yè)大學劉愛忠教授、中國科學院昆明植物研究所孫衛(wèi)邦研究員、馬永鵬研究員為論文的共同通訊作者。馬永鵬專題組碩士研究生姚剛(已畢業(yè))、沈元婷以及源宜基因和北京林業(yè)大學相關(guān)團隊也參與了部分工作。研究得到了云南省自然科學基金重點項目、中科院西部之光及云南省高層次人才等項目的資助。 

  文章鏈接

 

圖1 蒜頭果果實和高質(zhì)量的參考基因組 

 

圖2 神經(jīng)酸合成通路以及相關(guān)基因 

(責任編輯:李雪)

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