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      最簡單的棉花基因組提供了纖維改良的線索
      
			
      
				2019-01-02 15:03:36
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      從長襪裝飾罩到展示櫥窗中的新服裝呼叫購物者，棉花被編織到假日季節(jié)的織物中。然而，對于生物能源研究人員來說，纖維成分比顏色和質地更重要，因為每根棉線由二十多個纖維素卷組成，這是一種用于下一代生物燃料的目標生物質。
      

      最簡單的棉花基因組提供了纖維改良的線索
      

      在2012年12月20日的“ 自然”雜志上，來自31個機構的國際研究人員聯合會，包括美國能源部聯合基因組研究所(DOE JGI)的團隊，提出了最簡單的棉花( Gossypium raimondii)基因組的高質量草案集。。此外，該團隊還將美洲土著的祖先物種的基因組與美國農業(yè)部(USDA)提供的其他幾組棉花數據進行了比較。研究結果使研究人員能夠追蹤數百萬年來棉花從野生品種到現在與紡織品生產相關的馴化物種的演變。
      

      棉花的種植，加工和制造是全球主要的產業(yè)。在美國，超過20萬個國內就業(yè)崗位與棉花生產和加工有關，每年美國國內生產總值的影響總額約為350億美元。種植的棉纖維每年價值約60億美元，棉籽油和膳食副產品價值近10億美元。美國紡織廠將每年加工的大部分棉花轉化為服裝。
      

      在美國典型的田間生長的棉花植物是多倍體，兩種棉花(棉花A和棉花D)的雜種，具有多個基因組或染色體組的拷貝。作為四倍體棉花基因組中最接近的現存親屬之一(含有四組染色體)，二倍體G. raimondii被選擇用于測序，部分原因是它具有比A基因組棉更小的基因組和更少的重復元件，并且更少比多倍體棉復雜。與A基因組棉不同，D基因組棉不產生可紡纖維。將來自多個基因組的數據作為參考，例如美國農業(yè)部為本研究提供的數據，使該團隊能夠追蹤棉花的譜系，雜交種的進化以及允許纖維發(fā)育的基因重復。
      

      “這種棉花數據將有助于加速基因功能的研究，特別是纖維素生物合成，其中的理解是改善生物燃料生產的基礎，”美國能源部JGI工廠項目負責人和哈德遜阿爾法生物技術研究所的教員調查員Jeremy Schmutz說。誰領導了序列和組裝基因組的努力。“此外，棉纖維的獨特結構使其可用于生物修復，加速棉花作物的改良也有望提高用水效率并減少農藥的使用。”
      

      DOE JGI對7.6億堿基對基因組進行測序和組裝的貢獻源于佐治亞大學教授Andrew Paterson領導的社區(qū)測序計劃提案。“這項研究首次將多倍體植物與整個基因組中的祖細胞進行比較，”他說。“這項研究揭示了所有植物的進化過程，并提供了一種策略，可以更好地了解其他許多作物的基因組，如油菜，小麥和花生。”
      

      更多地了解D-和A-基因組對普通棉種的遺傳貢獻可以幫助研究人員改善纖維特性。勞倫斯伯克利國家實驗室生物科學副實驗室主任兼聯合生物能源研究所首席執(zhí)行官Jay Keasling分享的一則軼事提醒人們，包含他的棉襯衫的纖維素鏈經受反復洗滌。該故事有助于人們了解分解和經濟有效地將纖維素生物質(如植物物質)轉化為生物燃料所面臨的挑戰(zhàn)。
      

      棉花公司農業(yè)研究部主任唐·瓊斯說，這種G. raimondii金標準基因組將成為陸地棉(G. hirsutum)測序的基礎，該棉花構成了全球大部分的田間作物。另一個物種G.barbadense生產皮馬棉，但占棉花產量不到2%。“這個序列是幫助推進我們知識的基石，因此我們可以更全面地了解導致產量提高，纖維品質提高和耐受性更好的生物學，這些改進將使種植者在不久的將來受益。”
      

      Schmutz說，這是一個很好的例子，其中DOE的基因組貢獻與研究界的資源相匹配。這些包括遺傳圖譜，RNA測序，額外的基因組序列和詳細的基因組分析，允許對結果進行更詳細和有意義的解釋。除了美國能源部JGI，佐治亞大學，美國農業(yè)部和棉花公司，參與該項目的其他公共和私人機構包括愛荷華州立大學，密西西比州立大學，植物生物技術研究聯合會和美國國家科學基金會。 。
      
			

			
        
      
			
      
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