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国际组织对能适应极端条件的拟南芥基因组进行测序

2011年8月8日,NEWYORK(GenomeWeews),AndreaAnderson报道–研究人员昨天在NatureGenetics在线报道他们对一种叫条叶蓝芥(Thellugiellaarvula)的植物进行了基因组测序。这种植物与模式植物拟南芥亲缘关系很近,但更耐极端条件。

拟南芥

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Haohnert植物生化实验室博士后Dong-HaOh告诉GenomeWeDailyews,通常情况下,这种植物具有耐盐、抗热,抗寒的特性。

他说“拟南芥已经被很好的研究,但是它不具有任何抗性。”

来自美国,韩国和沙特阿拉伯的Oh和他的同事们用高通量测序完成了条叶蓝芥(Thellugiellaarvula)基因组草图,通过比较条叶蓝芥与拟南芥的基因组和转录组序列,他们发现了有关条叶蓝芥可以在极端条件下生存的遗传机制的线索。其中包括:涉及到的应激反应和其它基因的加倍。

研究人员用454的GFLXTitanium和IlluminaGAII测序平台对生长在土耳其中心的盐湖的一株条叶蓝芥DNA进行测序,测序深度达到50倍,条叶蓝芥的基因组大小约为1.4亿个碱基。

条叶蓝芥与拟南芥大约在43万年前发生分离,尽管他们之间的亲缘关系很近,但这两种植物耐受盐和其他胁迫的能力完全不同。

研究人员写到:“条叶蓝芥基因组的公布提供了研究染色体结构,组织,基因补充的独到视角,特别重要的是条叶蓝芥的基因组与拟南芥的基因组相对较,无疑这种植物是压力敏感的物种。

利用两种平台互补的方法----用罗氏454reads作为序列的骨架,用测序深覆盖度的illuminareads补ga,并且相互校正reads的准确率---组装出将近1500个meta-contigs,每个meta-contig的长度在1000-1300万之间。
Oh说“许多大contigs与染色体臂的大小相当,因此,我们能够利用新一代测序工具组装染色体”。
当研究人员分析条叶蓝芥草图基因组时,他们预测大约28901个编码蛋白序列,拟南芥的基因组比条叶蓝芥的小15%左右,其编码蛋白为27059个。

在新的基因组中预测的19000多个ORF与条叶蓝芥的不同组织的转录组序列一致。总的来说,研究人员报道在NCBI的BLASTN数据库搜索的53%的条叶蓝芥基因与拟南芥序列非常相似。

Oh说,乍一看,两个基因组的基因组成是非常相似的,但他和他的同事发现两者的细微差别。

值得注意的是,虽然条叶蓝芥和拟南芥基因组中含有类似数目的串联重复基因,但在两种植物中,重复的基因只有一半是重叠的。相反,条叶蓝芥基因组中似乎包含更多的参与逆境适应或其它未知功能的基因的重复。

此外,与拟南芥转录组数据的比较表明条叶蓝芥基因组中含有过量的发育相关、生物和非生物刺激的反应相关和转运蛋白相关的基因。另一方面,研究人员报道,与拟南芥相比,条叶蓝芥似乎有很少的信号传导基因。

Oh说,研究人员继续研究导致叶蓝芥抗逆性优于拟南芥的基因组,基因和蛋白模式,包括特异性研究基因发生突变时,增加拟南芥逆境敏感性的基因。初步结果表明,在条叶蓝芥中,这些胁迫基因显示出不同的拷贝数,启动子,表达和蛋白质功能模式。

 

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拟南芥
 
 
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