《昆明植物所王学文博士完成新款基因组DNA微卫星序列软件的研发》

  • 来源专题:转基因技术
  • 编译者: dingqian
  • 发布时间:2016-09-14
  • SSR又称为微卫星序列,是一种由几个核酸为重复单位的DNA序列,广泛分布于动植物DNA种, 在种内和种间群的遗传中具有多样性,因此广泛应用于DNA的barcoding,SSR分子标记开发,分子育种,物种资源与个体鉴定。随着越来越多的基因组序列和转录组序列的产生,海量DNA序列的应用与开发成了一个关键的瓶颈。

    中国科学院昆明植物所王学文博士与国家公安部物证中心共同自主研发了一款新的DNA序列中SSR分析和应用的软件,名字为GMATA (Genome-wide Microsatellite Analyzing Tool Package)。该软件具有五大功能:(1)SSR序列发掘,(2)统计分析,(3)统计图形,(4)分子标记设计与多态性分析,(5)SSR及分析标记在基因组中整合及图形化显示 。GMATA采用了全新的策略与算法,主要解决了大基因组数据中SSR分析与应用困难的问题,提供了一站式的DNA序列中SSR分析和SSR分子标记应用设计的解决方案 。

    与已有的同类软件相比,GMATA是目前运行速度最快,功能最多的软件;首次提供5个层次的SSR统计分析与高分辨率的统计图形的生成;在Windows, 或者Mac OS,或者Linux平台运行,一台普通电脑就可以分析任何大小的DNA序列中SSR;具有多种友好可选运行界面,用户只需要点击鼠标或者输入命令;首次将SSR、SSR分子标记与全基因组序列、基因功能等数据图形化整合显示。GMATA是基因组大数据中SSR分析与分子标记开发的理想工具 。下载地址:http://sourceforge.net/projects/gmata/?source= navbar

    研究人员使用本软件,对主要禾本科粮食作物例如小麦与水稻等15个全基因组序列和转录组序列进行分析,首次发现了禾本科中SSR分布的新规律。结果表明,以前对禾本科植物中的SSR的理解只适合小部分基因组;而绝大部分禾本科中的真正的规律为:最主要的SSR motif为二核苷酸单元的GA/TC,接着是A/T单元,然后再是GCG/CGC单元。禾本科含有丰富的G/C,但是最丰富的SSR却不是G/C。这些信息对分子标记的开发和应用选择具有重要指导意义。 此外,本研究还对五大类烟草的大基因组中的SSR分子标记进行开发 ,验证了本软件的应用前景。

  • 原文来源:http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2016.01350/full
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  • 《昆明植物所揭示亚基因组在竹子进化中的作用》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-04-26
    •     多倍化(基因组加倍)作为进化的主要驱动力,在开花植物进化树的不同阶段普遍存在。然而,人们对多倍化细胞核中亲本基因组之间的相互作用还知之甚少,这通常涉及到亚基因组的优势。竹子在物种和形态上表现出很大的多样性,包括一个以二倍体为主的草本分支(约126种)和三个主要的多倍体木本分支(约1576种)。木本竹类是适应森林栖息地的重要植物品系之一,具有快速生长和同步开花等生物学特性。     中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员领导的团队近日与美国科学家合作,提出了木本竹类起源和多倍化的精细模型。这篇题为“Genome assemblies of 11 bamboo species highlight diversification induced by dynamic subgenome dominance”的论文于3月15日发表在《Nature Genetics》杂志上。研究人员发现,在竹子进化的早期,木本品系的二倍体祖先之间反复发生杂交事件,随后出现多倍化,同时在木本品系和草本品系之间发生基因渐渗现象。李德铢团队长期以来一直致力于竹子的系统和进化研究。在之前报告四种竹子的基因组草图的工作中,他们提出了木本竹类的杂交和多倍化网状演化路线。为了覆盖不同的倍性水平和系统发育多样性,研究团队选择了11个代表性物种进行基因组测序:两种草本竹子和九种木本竹子,涵盖三个分支:温带木本分支、新热带木本分支和旧热带木本分支。在中国西南野生物种种质资源库的支持下,他们采用三代测序技术成功获得了11个竹子物种的染色体级别的基因组序列。他们收集并测序了476份竹子样本的转录组数据,这些样本覆盖不同的组织和不同的生长阶段。利用多组学方法,研究小组证实了木本竹类存在四套不同的亚基因组:A、B、C和D。     进一步的研究表明,尽管三次多倍化事件集中在2100万年前至1200万年前,但木本竹类却表现出显著的核型稳定性,在亚基因组层面维持了禾本科祖先状态的12条染色体。研究表明,C亚基因组在两个四倍体分支中具有明显的优势,这反映在一系列的特征上,包括基因组大小、基因分离、基因组重排、转座元件和基因表达。然而,在六倍体分支中,亚基因组优势则表现得更为动态,呈现从C亚基因组到A亚基因组过渡的趋势。进一步分析表明,优势的C亚基因组以及六倍体分支中的A亚基因组对木本竹类独特性状的进化贡献最大,或催生了它们的适应性演化,使其在森林栖息地中成功繁衍。这项工作强调了使用各个分支的基因组序列组装的实用性,可促进我们对多倍体植物亚基因组进化的理解。
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    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-05-05
    • 快速辐射类群因其在年轻的生物多样性热点地区的进化、适应和环境变迁研究中的潜在价值而备受关注,同时也是解决生命之树问题的最大挑战之一。紫堇属Corydalis 是罂粟科中超高多样化的属(约530种),主要分布于北温带,以青藏高原-横断山区为主要辐射分化中心。长期以来,关于紫堇属的系统发育研究往往基于个别叶绿体基因片段和少数类群取样,未能很好解决本属内的组间系统发育关系,且所提出的亚属级和组级分类系统一直存在争议。此外,紫堇属多数物种具有重要的药用价值和观赏价值,对该属植物分类、分子系统学等研究为有效保护及合理开发利用属内优质种质资源提供科学依据。   近日,JIPB在线发表了中国科学院昆明植物所孙航研究团队题为An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究论文。该研究对紫堇属首次进行全球广泛取样并测序,获得280个代表类群的叶绿体基因组序列和271个代表类群的低拷贝核基因数据集,涵盖紫堇属当前已定义的所有组和“系”。基于质体基因组和核基因两套数据,研究构建了紫堇属迄今最全面和最稳固的系统发育树,探讨了属下拓扑结构的核质不一致情况,阐明了属内的组间系统关系,结果表明过去界定的42个组和5个独立的“系”中,仅25个组和1个“系”为单系,且多为物种数较少的组。祖先性状重建分析表明生活型、是否具主根、是否具短囊状距和果实类型相关的性状较为稳定,可用于属下分类鉴定。基于组级水平的完整系统发育关系,结合形态学证据、地理分布和祖先特征的重建,研究人员提出了一个全新的紫堇属组级分类系统,包括4个亚属(1个新亚属被建立)、39 个组,并对各组异名进行了全面梳理。其中,16 个组的范围被重新界定,恢复了1个组,新建立了6个组。该研究是以扎实野外考察和标本查阅为基础,结合多组学数据以及形态-地理-性状等多维证据对紫堇属进行了全面地系统发育分析,重新认知了属内系统关系,极大提高了我们对该属性状进化的理解,为紫堇属深入的分类学、多样性进化以及资源利用和保护等研究奠定了坚实基础。   昆明植物所陈俊通博士、黄先寒博士和乌普萨拉大学Lidén教授为论文共同第一作者,邓涛研究员和孙航研究员为共同通讯作者,昆明植物所张良副研究员、博士生张信坚、硕士匡田辉以及康奈尔大学Landis博士和华中师范大学王东教授也参与了该项研究工作。研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项A类和国家自然科学基金重点项目等支持。   孙航研究团队长期关注泛第三极植物多样性起源、演变和进化适应机制研究,以宏观生物学研究为基础,以植物类群的起源发生和分布格局形成为核心,以物种多样性演化和适应机制为切入点,多学科交叉,宏微观结合,探讨高山植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制及其在全球植物多样性形成演变中的作用,也为探讨泛第三极环境演变提供生物学证据。如提出东亚植物区系形成新观点(Chen et al., 2018),同时聚焦紫堇属、风毛菊属、葱属等超高多样化类群开展了从系统发育(Yusupov et al., 2022等)、地理格局形成(Zhang et al., 2020, 2021等)到伪装色彩进化(Niu et al., 2021等)以及适应性进化基因组机理(Chen et al., 2019; Zhang et al., 2023等)全链条系统研究。