棉花基因组测序研究进展

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1、棉花基因组测序研究进展内容提要棉属简介及分类国际棉花基因组测序计划棉花基因组测序的成果棉花基因组测序的意义及展望棉花简介棉花是全球最重要的经济作物之一。它的纤维，俗称皮棉，是纺织工业主要的天然资源。大约3300万公顷（约占世界5%的耕地）用于棉花种植。2011年全球纺织工厂年度市场价值大约为6306亿美元。除了它的经济价值，棉花也是一种研究多倍体化、细胞伸长和细胞壁生物合成的极好的模式系统。棉花分类根据纤维的长度和外观分类【粗绒棉】--也叫亚洲棉，原产印度。由于产量低、纤维粗短，不适合机器纺织。【长绒棉】--也叫海岛棉，原产南美洲。纤维长、强度高是

2、其特点，适合于纺高支纱。中国只有新疆生产。【细绒棉】--也叫陆地棉，原产中美洲，所以又称美棉。适应性广、产量高、纤维较长、品质较好是其特点，可纺中支纱[1]。根据棉花的品种分类⑴细绒棉：又称陆地棉。纤维线密度和长度中等，一般长度为25~35mm，线密度为2.12~1.56dtex（4700~6400公支）左右，强力在4.5cN左右。中国种植的棉花大多属于此类。⑵长绒棉：又称海岛棉。纤维细而长，一般长度在33mm以上，线密度在1.54~1.18dtex（6500~8500公支）左右，强力在4.5cN以上。它的品质优良，主要用于编制细于10tex的优等

3、棉纱。中国种植较少，除新疆长绒棉以外，进口的主要有埃及棉、苏丹棉等。此外，还有纤维粗短的粗绒棉，已趋淘汰根据染色体组学分类51个种5个四倍体46个二倍体ABCDEFGK（AD）1（AD）2（AD）3（AD）4（AD）5(2n=2x=26)非洲美洲澳大利亚陆地棉海岛棉(2n=4x=52)棉花属共包括46个二倍体（2n=2x=26)棉种和5个已经确认的四倍体(2n=4x=52)棉种，所有的二倍体棉花物种均可能由一个共同的祖先进化而来，这个祖先随后多样化分化成八个基因组，包括A、B、C、D、E、F、G和K。而所有的四倍体棉花物种都是由A基因组物种木本棉(

4、又称亚洲棉）（G.arboreum(A2)）和D基因组物种雷蒙德氏棉（G.raimondii(D5)）物种间杂交形成。二倍体棉种到四倍体棉种的进化史棉花基因组测序计划内容：国际棉花基因组计划（ICGI）是全球31个国家的科学家参与组建的国际学术组织，目的是提高对棉花基因组结构和功能的认识，促进全球棉花研究、教育等方面的交流、合作，加强知识和资源整合，促进和造福全球的棉花事业。重要意义棉花是世界上最重要的天然纺织纤维和意义重大的油料作物棉纤维是研究植物细胞伸长、细胞壁与纤维素合成的最好材料解码棉花基因组将是提高对棉属多倍体性、基因组大小变异的功能和农

5、艺学重要性认识的基础方法：全基因组霰弹法(即鸟枪法)和基于高分辨率物理图谱的逐步克隆法。重点突破方向：雷蒙德氏棉在所有棉花物种中,虽然它不是栽培种,但其基因组最小,是首先实施测序的极好选择。如果可以得到主要棉花栽培品种陆地棉的综合物理图谱(陆地棉基因组是雷蒙德氏棉的3倍),雷蒙德氏棉的序列信息随时可以通过把其综合物理图谱的BAC末端序列作为锚而转移给陆地棉。目标：从长远来看,棉花基因组测序最重要的目标是建立占世界棉花产量92%以上的、最广泛栽培的陆地棉种其全基因组序列。但由于其基因组丰富、尺幅大(约2.5GB)、多倍体性质以及其他复杂性,必须制定分

6、阶段实施的策略才能够生效。棉花基因组测序的成果2012-8-26二倍体棉花雷蒙德氏棉(D基因组）草图基因组公布ThedraftgenomeofadiploidcottonGossypiumraimondii（NatureGenetics）基因组大小约775.2Mb,包括了40,976个蛋白质编码基因，92.2%得到了转录数据的进一步证实。超过73%的组装序列被锚定在13条雷蒙德氏棉染色体上。获得了在双子叶植物中有可能存在的paleohexaploidization事件以及在1300-2000万年前棉花全基因组复制（WGD）事件的证据。确定了总共2,

7、355个保守块，大约有40%的平行基因存在于超过1个保守块中，表明在进化过程中基因组经历了重要的染色体重排。近57%的基因组由转座元件（transposableelements,Tes）构成，其中大部分可能来自长末端重复序列（longterminalrepeat，LTRs）扩增。研究人员在对陆地棉(G.hirsutum）和海岛棉（G.barbadense）种对纤维形成起关键作用的基因间观察到了定性差异。雷蒙德氏棉基因组中13条染色体的模式图绿色：外显子红色：内含子黄色：DNA转座子紫色：反转录转座子（长末端重复序列）蓝色：其他序列2014-5-18

8、中国科学家主导完成另一二倍体棉花——木本棉（A基因组）全基因组图谱——最新研究成果于《自然•遗传学》发表Genomeseq