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      用于研究生物燃料原料的全基因組測(cè)序水稻突變體資源
      
			
      
				2018-12-25 11:35:30
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      水稻是世界一半以上人口的主食，也是研究高粱，柳枝稷和芒草等候選生物能源草的典范。為了優(yōu)化作物的生物燃料生產(chǎn)，科學(xué)家們正在尋找能夠控制關(guān)鍵性狀的基因，如產(chǎn)量，抗病能力和水分利用效率。種群的突變植物，具有改變的一個(gè)或多個(gè)基因的每一個(gè)，是為闡明基因功能的重要工具。通過(guò)單核苷酸水平的全基因組測(cè)序，研究人員可以通過(guò)觀察特定性狀的獲得或喪失來(lái)推斷基因的功能。但現(xiàn)有水稻突變體集合的效用受到若干因素的限制，包括品種相對(duì)較長(zhǎng)的6個(gè)月生命周期和大多數(shù)突變體系缺乏序列信息。
      

      用于研究生物燃料原料的全基因組測(cè)序水稻突變體資源
      

      在植物細(xì)胞發(fā)表的一篇論文中，由Pamela Ronald領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，加州大學(xué)戴維斯分?；蚪M中心教授和植物病理學(xué)系教授以及能源部(DOE)聯(lián)合生物能源研究所(JBEI)的草遺傳學(xué)主任來(lái)自加州大學(xué)戴維斯分校和美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(JGI)的合作者報(bào)告了第一個(gè)全基因組測(cè)序，快中子誘導(dǎo)的Kitaake突變種群，這是一種生命周期短的模式水稻品種。
      

      Kitaake(Oryza sativa L. ssp.japonica)在短短9周內(nèi)完成其生命周期，對(duì)光周期變化不敏感。這個(gè)新的集合將加速水稻和其他單子葉植物的功能基因研究，這是一種包括草的開(kāi)花植物物種。
      

      “人們現(xiàn)在使用的一些最受歡迎的水稻品種每年只有兩代.Kitaake最多有四代，這真正加速了功能基因組學(xué)工作，”勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)的項(xiàng)目科學(xué)家Guotian Li說(shuō)。和JBEI的Grass Genetics副主任。
      

      在先前發(fā)表的一項(xiàng)試驗(yàn)性研究中，Li，Mawsheng Chern和Rashmi Jain，“植物細(xì)胞”論文的共同第一作者證明，快中子輻射在Kitaake中產(chǎn)生了豐富多樣的突變，包括單堿基取代，缺失，插入，倒位，易位和重復(fù)。Li指出，其他用于產(chǎn)生水稻突變體種群的技術(shù)，如基因和染色體片段的插入以及CRISPR-Cas9等基因編輯工具的使用，通常會(huì)產(chǎn)生單一類型的突變。
      

      他說(shuō)：“快中子照射引起不同類型的突變，并提供不同的基因等位基因，因此我們真的可以獲得其他收集無(wú)法實(shí)現(xiàn)的東西。”
      

      該突變體群體的全基因組測(cè)序 - 總共1,504行，覆蓋率為45倍 - 使研究人員能夠以單核苷酸分辨率確定每個(gè)突變。他們確定了影響32,307個(gè)基因的91,513個(gè)突變，占大約389個(gè)兆堿基水稻基因組中所有基因的58%。其中很大一部分是功能喪失突變。
      

      使用這個(gè)突變體集合，Grass Genetics小組確定了一個(gè)反轉(zhuǎn)影響單個(gè)基因作為短粒子表型的致病突變，在一個(gè)突變系中，人口只有50株植物。相比之下，研究人員需要超過(guò)16,000株植物使用傳統(tǒng)方法鑒定相同的基因。
      

      “這種比較清楚地證明了測(cè)序突變體群體對(duì)快速遺傳分析的能力，”羅納德說(shuō)。
      

      這種高密度，高分辨率的突變目錄為研究人員提供了發(fā)現(xiàn)控制多種生物途徑的新基因和功能元件的機(jī)會(huì)。為了便于開(kāi)放訪問(wèn)該資源，Grass Genetics小組建立了一個(gè)名為KitBase的門(mén)戶網(wǎng)站，允許用戶查找與突變體采集相關(guān)的信息，包括每個(gè)水稻品系的序列，突變和表型數(shù)據(jù)。
      
			

			
        
      
			
      
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