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野外灭绝的极小种群植物富民枳基因组学研究取得新进展

发布时间:2023-04-20 发布人: 浏览次数:

富民枳(Poncirus polyandra)是芸香科枳属常绿小乔木(图1),云南特有种,国家二级保护野生植物;经多次资源调查确认野外已灭绝,2008年时仅保存有当地群众从野外移栽的11株,是典型的极小种群植物。富民枳常作为药用植物治疗咳嗽和风湿,还能抑制新生血管形成、降低肿瘤细胞的表达等,同时也是一种有发展前途的柑橘砧木。

云南省林业和草原科学院的国家林草局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室、云南省森林植物培育与开发利用重点实验室和昆明市濒危动植物收容拯救中心合作,通过10余年的富民枳濒危机理研究和保护实践,收集保存了富民枳种质资源300余株,培育苗木近10000株,建立近地保护基地2个、迁地保护基地1个和回归基地1个。在物种得到有效保护的基础上,重点实验室对富民枳遗传资源的开发利用进行了深入研究。

近期,重点实验室的珍稀濒危和极小种群物种保护研究团队在查阅分析富民枳唯一近缘种“枳”的研究进展基础上,采取MGISEQ-T7、ONT long reads和Hi-C测序技术相结合的组装策略获得了富民枳高质量的参考基因组,解析了其基因组进化特征。富民枳基因组大小~315.78 Mb,包含52.23%的重复序列,其中长末端重复反转座子(LTR-RTs)占基因组的29.05%;基因组含有21278个蛋白质编码基因,占整个基因组大小的97.82%,其中20815个基因集被注释(图2)。同时,鉴定出与抗冷相关的17个快速进化的核苷酸结合位点(NBS)基因和3个CBF基因、19个抗柑橘黄龙病(HLB)基因、11个抗柑橘速衰病毒(CTV)基因和1个抗柑橘线虫基因。据估算,富民枳和枳之间的分歧时间为196万年前(图3)。该研究是首次在基因组水平上对富民枳基因组进行组装和功能注释,结果将有助于进一步对该物种开展遗传、基因组和分子等研究,并为其保护策略的制定提供理论依据。为培育抗冷柑橘品种,充分挖掘并验证富民枳可作为柑橘属抗冷砧木开发利用的潜力,该团队下一步将通过深度RNA、miRNA转录组测序以及蛋白组分析,研究富民枳在冷胁迫下的生理差异响应,揭示其对环境胁迫的适应机理;用分子生物学手段,探讨抗冷相关基因在冷胁迫下的表达水平,从分子水平阐述富民枳抗逆的遗传基础,尤其是和抗逆相关基因在富民枳抗冷中的调节机制。

据悉,研究成果以Insights into identifying resistance genes for cold and disease stresses through chromosome-level reference genome analyses of Poncirus polyandra为题在线发表在Genomics上(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754323000617?via%3Dihub)。研究团队张珊珊副研究员为论文的第一作者,杨文忠研究员为论文的通讯作者。研究得到国家自然科学基金(31960278)和云南省极小种群野生植物保护专项(2022SJ07X-07)的资助。


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图1 富民枳


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图2 富民枳基因组特征


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图3 系统发育树及分歧时间估计


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