《自然》封面文章:第一份转基因植物基因图谱问世

发布者:禇佳强发布时间:2008-10-01浏览次数:55


2004年至2007年底,学院作为二个主持单位之一,主持完成了由中美两国三十余家科研机构共同参与的大型基因组破译项目“木瓜基因组计划”(项目所需经费约1000万美元全部由美国政府提供)。成果于2008年4月24日在Nature以封面文章的形式发表(Ray Ming, Shaobin Hou, Yun Feng, et al, Lei Wang & Maqsudul Alam. Nature. 452:991-997.)。学院院长王磊教授为2个共同责任作者之一,教师冯云为4个共同第一作者之一。这是我市和南开大学首次在Nature发表封面文章,也是我国生命科学领域自2000年以来第三次在Nature发表封面文章。

基因组测序获得了总长271Mb的连续序列,结合物理图谱和遗传图谱中的数据,167Mb的连续序列或235Mb的含缺口序列被定位于连锁群,基因组注释得到近三万个基因。该项目采用的是抗木瓜环斑病毒的转基因木瓜品系,生物信息学研究发现,木瓜基因组中存在3个转基因插入片段,包括一个完整的环斑病毒的外壳蛋白基因和2个载体序列片段,所发现的转基因插入片段均未改变木瓜原有功能基因,这一结果使人们第一次从基因组水平全面了解了转基因植物的遗传改变,并进一步认识了转基因生物的安全性,可促进转基因技术在农业生产中的广泛应用。木瓜是植物中第一个被推测含有类似动物的性染色体区域的物种,是研究生物性染色体进化形成机制的一个关键材料。基因组研究揭示木瓜染色体中的一个特定区域存在大量重复序列,基因密度较低,具有动物性染色体的特点,对揭示植物性别决定机制的起源和进化具有重要意义。同时,发现相对于其它植物,木瓜具备最小规模的必需基因,是研究复杂代谢途径和网络的理想植物。另外,木瓜基因组与拟南芥基因组的一个显著区别是,木瓜基因组近期未发生基因组规模的重复事件,表明木瓜和拟南芥在7200万年前分化之后经历了不同的进化历程,相对于拟南芥木瓜保持了较原始的被子植物基因组的特征,是比较基因组学研究极好的参照类群。完成了与木瓜光合作用、果实成熟、细胞壁合成、木质素生物合成、生物钟、防御、调控等有关的基因的详细分析,发现相关功能基因数目的增多与木瓜的类似树生习性、淀粉沉积迁移、种子散布能力、适应热带日长条件等进化过程有关。此外,对木瓜高产、高质和抗病相关基因的预测将为木瓜功能基因组学的研究和合理运用木瓜资源奠定基础。这是世界上首次绘制完成一株转基因植物的全基因组图谱,是我国继人类基因组计划和水稻基因组计划后在基因组学领域取得的又一个突破。

Genome Biology 2008年6月发表的题为《木瓜基因组项目的丰富成果》的《综述》(Minireview)文章(Fusheng Wei, et al. Genome Biology. 9(6):227)用三页多的篇幅对木瓜基因组项目研究成果进行了全面评述,指出“该课题产生了丰硕的成果”,“为理解被子植物和性染色体的进化提供了新的素材和工具”。Nature Biotechnology 2008年6月发表的《新闻与观点》(News and Views)文章(Ajay Kohli, et al. Nature Biotechnology. 26(6):653-4)指出“该成果使人们在认识转基因技术的过程中迈进了一大步”。