解碼橡膠樹(shù)基因組

日本RIKEN可持續(xù)資源科學(xué)中心(CSRS)的研究人員以及馬來(lái)西亞理科大學(xué)(USM)的合作者成功解碼了巴西原產(chǎn)橡膠樹(shù)Hevea brasiliensis的基因組序列。該研究報(bào)告發(fā)表在“ 科學(xué)報(bào)告”上，報(bào)告的基因組序列草案覆蓋了超過(guò)93%的表達(dá)基因，并確定了橡膠生物合成特有的區(qū)域。

天然橡膠在乳膠管道中流動(dòng)，并在植物受傷時(shí)保護(hù)植物免受昆蟲(chóng)侵害。對(duì)于人類(lèi)而言，它是許多工業(yè)應(yīng)用的重要資源，因?yàn)樗哂袔追N在合成石油基橡膠中不可再生的有用性質(zhì)。雖然一些橡膠樹(shù)菌株產(chǎn)生的橡膠量高于其他橡膠樹(shù)，但其原因仍然未知。由RIKEN CSRS的Minami Matsui和USM的Alexander Chong領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始對(duì)巴西紅豆杉基因組進(jìn)行測(cè)序和分析。解釋第一作者Nyok Sean Lau，“基因組信息可以揭示哪些基因有助于橡膠樹(shù)生產(chǎn)大量乳膠的能力。這反過(guò)來(lái)將幫助我們開(kāi)發(fā)出更高產(chǎn)量的橡膠樹(shù)。”

在對(duì)橡膠樹(shù)基因組進(jìn)行測(cè)序后，研究人員將其與大戟科(Euphobiaceae)中其他植物的基因組進(jìn)行了比較，例如木薯和蓖麻子，并發(fā)現(xiàn)雖然它們共有超過(guò)12,000個(gè)基因家族的大群，但近2000個(gè)基因家族是獨(dú)特的。橡膠樹(shù)。

該團(tuán)隊(duì)尋找與橡膠本身和抗病相關(guān)的基因 - 影響橡膠生產(chǎn)的兩個(gè)因素。他們發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成橡膠 - 橡膠伸長(zhǎng)因子和小橡膠顆粒的兩種最豐富的蛋白質(zhì)被編碼在基因組的一個(gè)小區(qū)域中聚集在一起的大量基因上。雖然其他熱帶植物也在一定程度上表達(dá)這些蛋白質(zhì)，但在不同基因上編碼超過(guò)8次是H. brasiliensis獨(dú)有的。Cap分析基因表達(dá)(CAGE) - 在RIKEN開(kāi)發(fā)的一種方法 - 揭示了這些蛋白質(zhì)的表達(dá)是組織特異性的，乳膠中的表達(dá)比葉子中的表達(dá)高100倍。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，與Euphobiaceae科的其他成員相比，橡膠樹(shù)有更多與抗病相關(guān)的基因，并且這些基因也在基因組內(nèi)形成簇。“橡膠樹(shù)中發(fā)現(xiàn)的高乳膠產(chǎn)量，”松井認(rèn)為，“可能是由于這些基因的協(xié)調(diào)表達(dá)以及由于基因復(fù)制而增加的基因數(shù)量所致。”

“這一發(fā)現(xiàn)將有助于提高乳膠生產(chǎn)，這是馬來(lái)西亞重要的工業(yè)作物，”Chong指出。“對(duì)于USM，我們希望繼續(xù)與RIKEN和相關(guān)工業(yè)合作伙伴合作，利用基因組知識(shí)來(lái)更好地生產(chǎn)橡膠。”既然已知基因組，松井已經(jīng)計(jì)劃將其用于其他研究。“除橡膠數(shù)量外，我們還希望通過(guò)改進(jìn)橡膠合成途徑和開(kāi)發(fā)微生物或綠藻中橡膠的合成生物生產(chǎn)來(lái)提高其質(zhì)量。”

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