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中国科学家宣布完成“兰花基因组框架”

来源:科技日报
摘要:11月15日,中国科学家在深圳宣布完成“兰花基因组框架图”。兰花基因组计划的开展,不仅揭示兰花的进化历史和奥秘,为后续兰花功能和进化基因组学研究打下坚实的基础,而且为如何保护我国宝贵的兰花种质资源提供科学的政策依据,为下一步开发和利用兰科植物基因资源宝库提供重要的资源平台。兰科植物(兰花)是植物界最大......

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        11月15日,中国科学家在深圳宣布完成“兰花基因组框架图”。兰花基因组计划的开展,不仅揭示兰花的进化历史和奥秘,为后续兰花功能和进化基因组学研究打下坚实的基础,而且为如何保护我国宝贵的兰花种质资源提供科学的政策依据,为下一步开发和利用兰科植物基因资源宝库提供重要的资源平台。  

  兰科植物(兰花)是植物界最大和进化程度最高的家族之一,是生物多样性和进化研究以及生物保护的旗舰和理想模式类群,具有极高的科研、生态、观赏、文化和药用价值;兰花也一直是科学界的关注焦点之一,今天仍然是研究生命与进化的理想模式植物;兰花又是世界性的濒危物种,也是国际贸易公约保护物种的重中之重,我国兰科植物众多珍稀种类已陷入极度濒危境地,因其资源珍贵而被喻为“植物界大熊猫”。

  自今年7月启动该计划以来,兰花基因组计划协作组联合攻关,对小兰屿蝴蝶兰进行全基因组测序和生物信息分析;同时对杏黄兜兰、大根槽舌兰、蜜蜂眉兰等11种代表性兰科植物进行基因表达的转录组测序和分析。兰花基因组计划协作组表示,兰花基因组框架图完成后,将进一步绘制蝴蝶兰基因组精细图;通过11种兰花的基因比较分析构建兰科植物的进化体系。

  这项重大研究成果,由深圳市兰科植物保护研究中心(国家兰科植物种质资源保护中心)、清华大学深圳研究生院、深圳华大基因研究院发起,中国科学院植物研究所、台湾成功大学等单位共同参与完成。



        历经近4个月的研究,研究兰花生存进化奥秘的“兰花基因组计划”终于取得里程碑式的重大研究成果。昨日,该计划组的科学家们在深圳宣布,他们已经完成兰花基因框架图,其研究对象——小兰屿蝴蝶兰基因组序列框架图的测序工作已经完成,另外11种代表性兰科植物的转录组测序也接近尾声。此计划协作组专家表示,这项研究结果不仅会揭示兰花的进化历史和奥秘,为后续兰花功能和进化基因组学研究打下坚实的基础,而且为如何保护我国宝贵兰花种质资源、加速兰花新品种创新作出了重大贡献。

  “兰花基因组计划”的科学家们同时表示,他们下一步将以框架图的组装分析为基础,继续推进小兰屿蝴蝶兰的基因组图谱的精细化水平,以构建兰科植物进化的研究框架和体系。



  “兰花基因组计划”7月启动

  据华大基因研究院的张勇博士介绍,兰科植物(兰花)是植物界最大和进化程度最高的家族之一,是生物多样性和进化研究以及生物保护的旗舰和理想模式类群,具有极高的科研、生态、观赏和药用价值,今天仍然是研究生命与进化的理想模式植物。

  同时,兰花又是世界性的濒危物种,也是国际贸易公约保护物种的重中之重,因其资源珍贵而被喻为“植物界大熊猫”。然而,对兰花基因组缺乏了解已成为当今兰花研究及保护利用的瓶颈。

  今年7月20日,由深圳市兰科植物保护研究中心、清华大学深圳研究生院、深圳华大基因研究院发起,中国科学院植物研究所、台湾成功大学等机构共同组成“兰花基因组计划联合体”,率先对小兰屿蝴蝶兰进行全基因组测序和生物信息分析;同时,还对杏黄兜兰、大根槽舌兰、蜜蜂眉兰等11种代表性兰科植物进行基因表达的转录组测序和分析,为揭示兰科植物遗传变异和分子进化特点提供科学依据。



  兰花基因数目与人类相似

  昨日,华大基因研究院召开新闻发布会宣布,经过兰花基因组计划协作组的联合攻关,科学家们已经完成小兰屿蝴蝶兰基因组序列框架图的测序工作,目前正在进入数据后续组装分析阶段。

  据深圳市兰科植物保护研究中心主任刘仲健教授介绍,“兰花基因组计划”的基因组测序研究结果揭示,小兰屿蝴蝶兰基因组大小约12亿个碱基对,GC含量约34.4%,基因数目约23000个。“这个基因数目与人类的极为接近。”刘仲健说。

  据介绍,另外11种代表性兰科植物的转录组测序也接近尾声,其中9种兰花的测序工作已经完成,总数据量达到25Gb,拼装出了长度大于2Kb转录本共12702条,其余两种正在进行。



  为保护兰花提供科学依据

  兰花基因组计划协作组的专家告诉记者,据介绍,目前被列入国际贸易公约(CITES)保护的濒危野生动植物物种约有1500多种,其中兰花就占到90%,而我国的兰科植物种群数量也正在迅速减少,众多珍稀种类陷入濒危和灭绝境地。

  “这项研究成果将为如何保护我国宝贵的兰花种质资源提供科学依据,为下一步开发和利用兰科植物基因资源宝库提供重要的资源平台,同时,对揭示兰花的进化历史和奥秘,对加速兰花品种创新、提升治疗药效等重要性状及兰花相关产业链发展也将作出重大贡献。”刘仲健表示。



  将基因图谱推进精细图水平

  该计划组的科学家们昨日还在发布会上宣布,兰花基因组框架图完成后,他们下一步将以其组装分析为基础,继续把小兰屿蝴蝶兰的基因组图谱推进到精细图的水平,进行基因注释、比较基因组分析等。

  同时,他们还将通过11个物种的转录组比较分析构建兰科植物进化的研究框架和体系,进一步深入进行兰科植物的功能基因组学和进化基因组学研究,努力将兰花打造成植物生命与进化研究崭新的模式生物。



  兰科植物(兰花)是植物界最大和进化程度最高的家族之一,具有极高的科研、生态、观赏、文化和药用价值,也一直是科学界的关注焦点之一,今天仍然是研究生命与进化的理想模式植物。我国兰科植物众多珍稀种类已陷入极度濒危境地,因其资源珍贵而被喻为“植物界大熊猫”。

  昨日,中国科学家在深圳宣布完成“兰花基因组框架图”,标志着“兰花基因组计划”实现了第一阶段的战略目标。兰花被誉为“植物大熊猫”,科学家发现,一种名为“小兰屿蝴蝶兰”的兰花基因数目约为23000个,与人的基因数量相近。



  兰花进化可能比人还厉害

  这项针对兰花的重大研究成果,由深圳市兰科植物保护研究中心(国家兰科植物种质资源保护中心)、清华大学深圳研究生院、深圳华大基因研究院发起,中国科学院植物研究所、台湾成功大学等单位共同参与完成。“兰花基因组计划”自今年7月20日启动。科学家在对小兰屿蝴蝶兰进行全基因组测序和生物信息分析时发现,小兰屿蝴蝶兰有1N=19条染色体,基因组大小约12亿个碱基对,基因数目约23000个。这个数目与人的基因数量几乎相当。

  “兰花的进化历史比人类还长,在基因的进化上其实可能比人还厉害。”国家兰科植物种质资源保护中心、深圳市兰科植物保护研究中心主任、首席科学家刘仲建表示,人的基因多用来控制情感或者运动,兰花的基因则可能多用于适应自然环境。

  兰花比人小,怎么数量与人差不多?刘仲建分析,可能是在进化过程中有些基因沉淀了,不表达了(即不表现出生命特征了),但是这个基因还是存在的,这需要进一步研究。



  对生命科学具普遍重要意义

  除了小兰屿蝴蝶兰,科学家还对杏黄兜兰、大根槽舌兰、蜜蜂眉兰等11种代表性兰科植物进行基因表达的转录组测序和分析,目前9种兰花的基因测序工作已经完成,整体测序工作接近尾声。下一步将以基因框架图的组装分析为基础,继续把小兰屿蝴蝶兰的基因图谱推进到精细图的水平,进行基因注释、比较基因组分析等,同时还将通过11个物种的转录基因组分析,为兰科植物描绘出完整的“进化路线图”。

  世界著名科学大师达尔文曾著有《兰花的传粉》一书。基因组计划的专家表示,通过对兰花基因组的分析,为兰花的研究提供了一个全新的视角,能够重新审视达尔文时代以来的经典研究成果,从而为进化生物学和达尔文理论注入新鲜血液。“这是个历史性的成果。”有与会专家表示,这项计划不仅将揭开兰花的进化历史和奥秘,对生命科学与进化生物学也将具有普遍的重要意义。
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