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中南林业科技大学成功破译油茶全基因组密码并实现品种快速鉴别
新湖南 • 推广
2022-04-15 15:29:49

新湖南客户端4月13日讯(通讯员 何宏)3月22日,从中南林业科技大学油茶科研创新团队传出好消息,团队主导完成了油茶组唯一的二倍体近缘种狭叶油茶的全基因组解析。3月20日,该研究成果在国际著名植物学TOP期刊《植物学杂志》上在线发表。团队在破译狭叶油茶基因组密码的基础上,成功开发的油茶品种DNA指纹快速鉴别技术也于近日推出。

林以种为本。基因组学指导下的精准分子设计育种技术是当前及未来的核心方向,也是保障种业安全的“芯片”。油茶是我国第一大木本食用油料树种。茶油因富含不饱和脂肪酸和油酸,成为国内外最优质的植物食用油之一,也是联合国推荐的高档木本食用油。油茶产业在助力脱贫攻坚、乡村振兴、维护国家粮油安全等方面发挥着重大作用。

当前,油茶的主栽品种几乎全部为多倍体。由于油茶基因组庞大且亚基因组间的同源异源构成非常复杂,严重阻碍了油茶基因组的解析和分子设计育种工作的开展。鉴于此,我校袁德义、张琳油茶科研创新团队,在国家“十三五”重点研发课题“木本油料重要性状形成与调控”和湖南省科技厅、湖南省林业局等项目资助下,历经多年主导完成了油茶组唯一的二倍体近缘种狭叶油茶的全基因组解析。研究成果《狭叶油茶基因组为油茶基因组进化及自交不亲和等重要性状解析提供新见解》于3月20日在线发表在《植物学杂志》上。我校龚文芳副教授、肖诗鑫讲师及在读硕士生王林凯为论文共同第一作者,袁德义教授、张琳教授和华中农业大学金双侠教授为论文共同通讯作者。

研究团队利用三代Nanopore、二代Illumina和HIC技术,获得了狭叶油茶高质量染色体水平的基因组。基因组大小为3.00Gb,杂合率高达2.2%,91.85%的序列被挂载到15条染色体上,共注释获得54,172个基因,Contig N50 和Scaffold N50分别为1.20 Mb和186.43 Mb。比较基因组学研究发现,狭叶油茶与茶叶共享最近的一次全基因组复制事件,并在6-7百万年前发生分化,2号和11号染色体在狭叶油茶与茶叶间存在较大倒位。研究团队认为,这可能是油茶和茶叶在基因组结构上的一个重要变异。基于狭叶油茶基因组,团队进一步阐明了种子油脂和油酸含量“双高”的遗传学机制,并揭示了其自交不亲和特性。

该项成果不仅可以挖掘野生油茶资源中的优异性状,也有助于下一步多倍体栽培油茶的基因组解析和分子育种工作的开展,补齐油茶基因组缺乏的短板。


狭叶油茶基因组的组装与比较基因组解析


在破译狭叶油茶基因组密码的基础上,团队还成功开发了油茶品种DNA指纹快速鉴别技术。针对油茶种苗市场长期存在的以假乱真问题,团队围绕湖南省主推的14个油茶品种DNA指纹鉴定技术开展攻关。他们利用基因组序列,通过SSR重复序列分析、引物设计、筛选,从9000对引物(位点)中筛选出8个最高效的SSR标记,创建了一套线上线下相结合的油茶品种DNA指纹图谱构建技术和服务体系。凭借不同油茶品种独有的DNA信息,为“湖南籍”油茶品种构建了DNA指纹图谱,并办理了各品种独一无二的“分子身份证”,从而让假苗无处遁形。

目前,该项鉴定技术可完成对湖南省14个主推油茶品种的精准鉴别,且不受时间、季节、苗龄、栽培环境和抚育管理措施的限制,成本低、鉴别快、易推广,将有效提高油茶品种的鉴别效率,保护广大林农和品种权人的合法权益,为油茶产业健康有序发展提供重要支撑。

一审:朱倩

二审:张马良

三审:熊佳斌

责编:朱倩

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