將DNA片段排列成科學(xué)家可以解釋的基因組序列是一個經(jīng)常與組裝拼圖相比的挑戰(zhàn)，除了沒有框提供圖片甚至應(yīng)該是什么的概念。有時，可以使用來自相關(guān)生物體的其他可公開獲得的DNA序列來指導(dǎo)裝配過程，但其有用性取決于任何兩個序列彼此之間的密切關(guān)系。例如，參考基因組可能與正在組裝的參考基因組距離很遠(yuǎn)，這類似于將Model-T與現(xiàn)代混合動力汽車進行比較。

對于對柳枝稷感興趣的研究人員，美國能源部(DOE)正在研究作為未來生物燃料原料的多年生草，組裝植物基因組構(gòu)成了比平常更復(fù)雜的難題，因為它有多個染色體拷貝。美國能源部聯(lián)合基因組研究所(JGI)在國際合作伙伴關(guān)系中，包括美國能源部生物能源科學(xué)中心(BESC)和DOE聯(lián)合生物能源研究所(JBEI)，這三個DOE生物能源研究中心中的兩個，對相關(guān)候選生物能源的植物基因組進行了測序高粱和模型草短柄草等作物。這兩種植物都被用作柳枝稷的參考，但是高粱最后與超過2000萬年前的柳枝稷共有一個共同的祖先，而短柄草則是最后一個共有一個共同的祖先與柳枝稷超過5000萬年前。更接近的柳枝稷(Setaria italica)的基因組在2012年5月13日版的Nature Biotechnology中有所描述。所有三種基因組以及DOE JGI測序的其他植物的基因組均可在www.phytozome.net上公開獲取。

“我們并不認(rèn)為狗尾草本身就是一種生物燃料作物，而是因為它的基因組在結(jié)構(gòu)上非常接近柳枝稷，因此它是一個信息非常豐富的模型，”BESC研究員，該研究的共同第一作者，教授，Jeff Bennetzen說。佐治亞大學(xué)。他最初提出DOE JGI序列是2008年社區(qū)測序計劃下的谷子基因組。

研究生物能源應(yīng)用草的挑戰(zhàn)之一是它們通常具有較長的生命周期和復(fù)雜的基因組。HudsonAlpha生物技術(shù)研究所DOE JGI工廠項目負(fù)責(zé)人Jeremy Schmutz指出，谷子谷有一些優(yōu)勢作為模型。它是一個緊湊的基因組，大小約為5億個堿基，并且可以在短短幾個月內(nèi)在小空間內(nèi)種植大量的基因組。

Schmutz表示，大約80%的谷子基因組已經(jīng)使用久經(jīng)考驗的Sanger測序平臺和超過95%的基因空間 - 基因組的功能區(qū)域進行組裝。“ Setaria基因組是一個高質(zhì)量的參考基因組，”他說。“如果你想進行需要了解所有基因以及它們?nèi)绾蜗嗷ザㄎ坏墓δ苎芯?，那就使用這個基因組。”

一個這樣的研究領(lǐng)域是適應(yīng)。由于它遍布世界各地，因此 狗尾草被認(rèn)為是學(xué)習(xí)草在各種環(huán)境條件下如何適應(yīng)和繁殖的良好模型。此外，它似乎獨立地進化出光合作用的途徑，與玉米和高粱使用的途徑是分開的。“通過對狗尾草基因組的測序，”研究小組在他們的論文中指出，“進化遺傳學(xué)家現(xiàn)在有一種年度，溫帶，C4，抗旱和耐寒的草，它們可以與其他已經(jīng)或尚未植物的植物進行全面比較進化這些適應(yīng)性。“C4植物的特點是它們在高光強和高溫下比C3植物更快地進行光合作用。

Schmutz還指出，狗尾草基因組是實驗室中用于研究柳枝稷特征(如細(xì)胞壁形成)的良好實驗?zāi)Ｐ?。作為BESC的成員，Bennetzen解釋了如何使用狗尾草基因組可以幫助他的團隊的一個生物能源項目：“生物燃料生產(chǎn)的最大成本和瓶頸是將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為單糖。我們正在研究與減少頑固性(即更容易獲取糖)相關(guān)的特征，并尋找改變細(xì)胞壁組成的變異。如果它在Setaria中有效，那么同樣的方法將適用于柳枝稷。“

對于研究的合著者和唐納德丹福斯植物中心可再生燃料企業(yè)研究所所長Tom Brutnell來說，狗尾草基因組是他自己研究興趣的起點。“現(xiàn)在我們已經(jīng)擁有了基因組序列，我們可以開始為狗尾草開發(fā)遺傳工具。”他在DOE JGI 2012年社區(qū)測序計劃下提出的建議建立了兩個狗尾草基因組的可用性，即狐尾粟及其野生祖先綠色谷子(S. viridis)，這也在論文中描述。“我們真正想要的是用于恐慌草的擬南芥，”他說，指的是許多研究人員使用的無處不在的植物模型。“綠色狗尾草比谷子小 - 當(dāng)它只有六英寸高時，我們可以開花，你可以在六到八周內(nèi)從種子到種子。相比之下，狐尾粟是一種適宜的作物，因此它更高，具有四個月的更長的發(fā)育時間，并且沒有人真正開發(fā)出有效的轉(zhuǎn)化方法。我們與DOE JGI的項目使我們能夠利用狗尾草基因組來快速跟蹤S. viridis作為模型遺傳系統(tǒng)。“

加州大學(xué)伯克利分校研究植物比較基因組學(xué)的研究員Michael Freeling說，狗尾草基因組“增加了'草作為單一遺傳系統(tǒng)'的力量，而植物生物學(xué)界很幸運，DOE聯(lián)合基因組研究所已完成其草案序列。“他補充說，狐尾粟在草系統(tǒng)發(fā)育樹中的位置至關(guān)重要。“遠(yuǎn)離水稻足夠遠(yuǎn)，以確保無功能序列已隨機化，但目前尚未發(fā)現(xiàn)小的保守調(diào)控位點無法識別。作為莊稼高粱和玉米的姐妹部落，狗尾草是一個特別有價值的外群。此外，狗尾草嵌套在草叢中，C3和C4的光合作用似乎幾乎可以互換，因此有望進行洞察。C4光合作用具有獨特的解剖結(jié)構(gòu)，包括著名的束鞘，特別有效。狗尾草現(xiàn)在是其部落所有其他成員的典范，包括柳枝稷。“