兩院院士Nature子刊攜手發表基因組研究新成果

　　來自中國農業科學院棉花研究所、深圳華大基因研究所、北京大學等機構的研究人員，報告稱他們成功對栽培陸地棉（TM-1）進行了基因組測序，揭示出了其基因組進化的一些重要見解。研究論文發表在4月20日的《自然生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上。

　　中國工程院院士、農業科學院棉花研究所的喻樹迅(Shuxun Yu)研究員，中科院院士、北京大學朱玉賢（Yuxian Zhu）教授，以及美國農業部農業研究組織(USDA-ARS) John Z Yu博士是這篇論文的共同通訊作者。喻樹迅院士長期從事棉花短季棉遺傳育種研究。朱玉賢院士的主要研究領域是棉纖維發育和擬南芥細胞分化機制。

　　異源四倍體物種陸地棉（G. hirsutum L.）是世界上最重要的纖維作物和模式多倍體作物。棉花屬共包括46個二倍體棉花和5個已經確認的四倍體棉種。所有的二倍體棉花物種均是由一個共同的祖先進化而來，這個祖先隨后多樣化分化為把各族，包括A、B、C、D、E、F、G和K。

　　起源于非洲的A-基因組二倍體物種與起源于墨西哥的D-基因組二倍體物種大約在500萬-1000萬年前(MYA)從祖先中分離出來。通過與亞洲棉（G. arboreum）(AA)相似的一種A-基因組祖先跨洋傳播至新大陸，A-基因組物種和D-基因組物種于大約100萬-200萬年前在地理上重聚。隨后，A-基因組祖先與新大陸上與雷蒙德氏棉（G. raimondii ）(DD)相似的一種D-基因組祖先雜交使得染色體加倍。由此生成的雙子葉異源四倍體棉花分布于從美洲到西太平洋的地區，分化為至少5個確立的異源四倍體棉種(AtAtDtDt)，其中就包括陸地棉。陸地棉占據了全世界90%以上的商業棉生產。

　　高質量組裝異源多倍體植物基因組是一個艱難的任務，因為這種基因組極大，包含高度部分同源的亞基因組。近期一個國際團體報告稱繪制出了17 Gb的單子葉異源六倍體作物小麥（Triticum aestivum）的基因組草圖。另一項研究稱，組裝出了1,130-Mb異源四倍體歐洲油菜63% (712.3 Mb)的基因組。

　　在這篇Nature Biotechnology新文章中，中國的研究人員借助于5倍的BAC-to-BAC序列和一張高分辨率遺傳圖譜，利用181倍的雙端測序（paired-end sequence）繪制出了陸地棉的基因組草圖。他們組裝出了2,173-Mb支架(scaffold)的88.5%，覆蓋了89.6%~96.7%的AtDt基因組，錨定到26條假染色體上。將這一陸地棉AtDt基因組與已測序的二倍體亞洲棉及雷蒙德氏棉基因組進行比較，揭示出了保守的基因序列。研究人員發現，重復序列占這一AtDt基因的67.2%，來源于Dt的轉座子(TEs)似乎比來自At的轉座子更活躍。在異源多倍體化后AtDt基因組大小曾減小。在纖維性狀方面A或At基因組有可能經歷了正選擇。CesA（纖維素合成酶）和ACO1,3不同調控機制協同進化有可能對陸地棉中纖維生成增多起至關重要的作用。

　　作者簡介：

　　喻樹迅

　　男，1953年11月出生于湖北麻城，棉花遺傳育種學家。1979年畢業于華中農業大學，2003年獲西北農林科技大學博士學位。2011年當選中國工程院院士。現任中國農科院棉花所所長兼黨委書記、研究員、博士生導師。兼任棉花生物學國家重點實驗室主任、中國棉花學會理事長、農業部棉花生產專家顧問組首席專家、國家現代農業產業技術體系棉花體系首席科學家、“973”項目首席科學家、國際棉花基因組指導委員會遺傳資源委員會主席等。

　　 他長期從事棉花短季棉遺傳育種研究。

　　他長期從事棉花短季棉遺傳育種研究。曾獲國家科技進步一等獎1項，二等獎3項，省部級獎8項。主編、合著《中國短季棉育種學》等著作6部，發表論文137篇。他1995年獲國務院政府特殊津貼，1995年入選“百千萬人才工程”國家級人選，1997年入選農業部“神農計劃”提名人，1998年被評為國家有突出貢獻中青年專家，1999年獲河南省五一勞動獎章，2006年獲農業部首屆中華農業英才獎，2009年獲河南省中原學者稱號，2010年獲何梁何利科學與技術進步獎。1998年他領導的課題組獲全國五一勞動獎狀。

　　朱玉賢

　　男，1955年12月生，漢族，浙江富陽人。1982年本科畢業于浙江農業大學，1986年赴美國康奈爾大學攻讀博士學位。1991年6月回國后一直在北京大學生命科學學院從事植物功能基因組學、特別是棉纖維發育的分子機理研究。2011年當選為中國科學院生命科學和醫學學部院士。現任北京大學生命科學學院教授（1994年）、長江學者（2001年）。

　　主要研究領域是棉纖維發育和擬南芥細胞分化機制。 已發表經同行評審的科研論文98篇，其中被SCI收錄85篇（通訊作者或第一作者的SCI論文66篇），包括3篇植物科學國際最前沿刊物“植物細胞”，1篇美國科學院院報，1篇“分子與細胞蛋白質組學”，2篇“當代植物學觀點”應邀綜述論文，總影響因子超過300，篇均影響因子相當于世界植物科學排名10％的刊物。 2011年獲國家自然科學二等獎。