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中国农业科学院Cell子刊发布番茄研究重要成果

2016.6.01

  来自中国农业科学院、中科院遗传与发育生物学研究所的研究人员,通过绘制番茄果实发育过程中全基因组脱氧核糖核酸酶I(DNase I)超敏位点图谱,鉴别出了一些调控DNA元件。这一重要的研究成果发布在5月29日的《Molecular Plant》杂志上。

  中国农业科学院的崔霞(Xia Cui)研究员、杜永臣(Yongchen Du)研究员,及中科院遗传与发育生物学研究所的Hong Yu是这篇论文的共同通讯作者。

  番茄栽培历史悠久因其基因组小(950Mb),生长周期短(坐果到成熟约60天),且与拟南芥、水稻、玉米等模式植物亲缘关系较远而成为了研究肉质果实发育和成熟的模式植物(E2泛素结合酶参与番茄果实成熟调控 )。现已获得大量番茄种质资源、突变体库、高密度遗传图谱、EST资源,且瞬时表达和稳定转化技术成熟。

  2012年5月,来自美国康奈尔大学,英国诺丁汉大学,中科院国家基因研究中心等处的研究人员,首次公布了番茄的基因组,极大地推动了番茄功能基因组学及分子遗传学研究(中国科学家领导国际团队构建番茄变异组图谱 )。

  2014年,中国农业科学院深圳农业基因组研究所副所长、蔬菜花卉研究所研究员黄三文领导的国际团队构建了番茄的变异组图谱。他们通过对360份番茄种质全基因组的分析,发掘了1100多万个SNP标记,重建了番茄驯化和育种的基因组学历史,为番茄生物学研究提供了新的工具,也奠定了番茄全基因组设计育种的基础。研究结果发布在10月12日的Nature Genetics杂志上(Nature重大成果:中方参与 首次公布西红柿基因组 )。

  在这篇新文章中,作者们指出番茄果实的发育成熟涉及到大量代谢途径的调节及生理生化属性的显著改变,受到转录调控的精确控制,而这取决于调控蛋白对启动子和其他顺式调控元件的可接近性。这种可接近性及它对基因表达的影响在定义发育过程中起着重要的作用。

  为了了解番茄果实发育过程中调节形态和解剖改变的功能元件和调控机制,研究人员报告称他们利用开花后20天以及破色期(Breaking stage)时来自番茄品种‘Moneymaker’的果实组织构建出了全基因组高分辨率DNase I超敏位点(DHSs)图谱。

  通过搜索果实发育各个阶段DHSs的变异,他们准确地找到了与发育特异性基因相关的最有可能的超敏位点。通过检测这些发育特异性基因或抗坏血酸生物合成信号通路中一些基因DHSs上的结合基序(binding motif),他们揭示出了促成植物成熟和专门代谢信号通路协调基因转录的常见调控元件。

  这项新研究工作将大大推动更好地了解番茄果实发育与成熟过程中基因的调控动态。

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