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國際組織對能適應極端條件的擬南芥基因組進行測序

2011年8月8日,NEWYORK(GenomeWeews),AndreaAnderson報道–研究人員昨天在NatureGenetics在線報道他們對一種叫條葉藍芥(Thellugiellaarvula)的植物進行了基因組測序。這種植物與模式植物擬南芥親緣關系很近,但更耐極端條件。

擬南芥

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校Haohnert植物生化實驗室博士后Dong-HaOh告訴GenomeWeDailyews,通常情況下,這種植物具有耐鹽、抗熱,抗寒的特性。

他說“擬南芥已經被很好的研究,但是它不具有任何抗性。”

來自美國,韓國和沙特阿拉伯的Oh和他的同事們用高通量測序完成了條葉藍芥(Thellugiellaarvula)基因組草圖,通過比較條葉藍芥與擬南芥的基因組和轉錄組序列,他們發現了有關條葉藍芥可以在極端條件下生存的遺傳機制的線索。其中包括:涉及到的應激反應和其它基因的加倍。

研究人員用454的GFLXTitanium和IlluminaGAII測序平臺對生長在土耳其中心的鹽湖的一株條葉藍芥DNA進行測序,測序深度達到50倍,條葉藍芥的基因組大小約為1.4億個堿基。

條葉藍芥與擬南芥大約在43萬年前發生分離,盡管他們之間的親緣關系很近,但這兩種植物耐受鹽和其他脅迫的能力完全不同。

研究人員寫到:“條葉藍芥基因組的公布提供了研究染色體結構,組織,基因補充的獨到視角,特別重要的是條葉藍芥的基因組與擬南芥的基因組相對較,無疑這種植物是壓力敏感的物種。

利用兩種平臺互補的方法----用羅氏454reads作為序列的骨架,用測序深覆蓋度的illuminareads補ga,并且相互校正reads的準確率---組裝出將近1500個meta-contigs,每個meta-contig的長度在1000-1300萬之間。
Oh說“許多大contigs與染色體臂的大小相當,因此,我們能夠利用新一代測序工具組裝染色體”。
當研究人員分析條葉藍芥草圖基因組時,他們預測大約28901個編碼蛋白序列,擬南芥的基因組比條葉藍芥的小15%左右,其編碼蛋白為27059個。

在新的基因組中預測的19000多個ORF與條葉藍芥的不同組織的轉錄組序列一致。總的來說,研究人員報道在NCBI的BLASTN數據庫搜索的53%的條葉藍芥基因與擬南芥序列非常相似。

Oh說,乍一看,兩個基因組的基因組成是非常相似的,但他和他的同事發現兩者的細微差別。

值得注意的是,雖然條葉藍芥和擬南芥基因組中含有類似數目的串聯重復基因,但在兩種植物中,重復的基因只有一半是重疊的。相反,條葉藍芥基因組中似乎包含更多的參與逆境適應或其它未知功能的基因的重復。

此外,與擬南芥轉錄組數據的比較表明條葉藍芥基因組中含有過量的發育相關、生物和非生物刺激的反應相關和轉運蛋白相關的基因。另一方面,研究人員報道,與擬南芥相比,條葉藍芥似乎有很少的信號傳導基因。

Oh說,研究人員繼續研究導致葉藍芥抗逆性優于擬南芥的基因組,基因和蛋白模式,包括特異性研究基因發生突變時,增加擬南芥逆境敏感性的基因。初步結果表明,在條葉藍芥中,這些脅迫基因顯示出不同的拷貝數,啟動子,表達和蛋白質功能模式。

 
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擬南芥
 
 
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