院士研究组Nature子刊解析雷蒙德氏棉花基因组

　　

生物通报道：来自北京大学生命科学学院，中科院农业科学院棉花研究所，华大基因的研究人员以“articles”形式发表了题为“The draft genome of a diploid cotton Gossypium raimondii”的研究论文，全面报道了中国科学家研究栽培棉祖先雷蒙德氏基因组的最新进展。

文章的通讯作者分别为北大生科院朱玉贤院士，中国农科院棉花研究所喻树讯院士，以及深圳华大基因组学研究所王俊博士，这项研究得到了国家科技部棉花973项目、国家自然科学基金委植物激素重大专项和科技部国家重点实验室基金资助。

对于这一研究，朱玉贤院士表示，随着中国科学家分别完成对DD、AA以及AADD（异源四倍体）基因组的全序列分析，有可能回答为什么将纤维全部败育的DD基因组导入纤维长度1.3～1.5cm的AA1基因组中却得到长度超过3cm的陆地棉？为什么将DD基因组导入纤维长度1.3～1.5cm的AA2基因组中能得到长度超过3.6cm的海岛棉？

棉花是世界上最重要的经济作物之一，是最重要的纤维作物和重要的油料作物。棉纤维是已知纤维素纯度最高的天然资源，在世界纺织工业中具有重要的经济地位。2011年世界纺织工业总产值约为6300亿美元，仅我国大陆就达到2000亿美元左右，是国民经济的重要支柱产业。

栽培棉花是异源四倍体（AADD），基因组达到2500兆碱基对，由AA（约1700兆碱基对）和DD（约850兆碱基对）两个两倍体亚基因组杂合而成。

朱玉贤院士与中国农科院棉花研究所喻树讯院士、深圳华大基因组学研究所王俊博士等合作，不仅解析了雷蒙德氏棉花基因组序列，而且对DD基因组的转录本和重要功能基因做了系统和全面的分析，首次较为准确地报道了很可能发生在1.3亿年（115.4～146.1百万年）前的古双子叶植物基因组复制事件和发生在1600万年（13.3～20.0百万年）前的棉花基因组复制事件，证实了超长联脂肪酸途径和乙烯代谢途径对棉纤维发生发育的重要意义，解析了棉酚合成基因的起源和演化。

这项研究发现，“可可”与棉花基因组拥有最大量的同源序列，因此可能是亲缘关系最近的物种。上述研究结果将对人类认识古双子叶植物基因组复制机制产生深远和持久的影响。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The draft genome of a diploid cotton Gossypium raimondii

We have sequenced and assembled a draft genome of G. raimondii, whose progenitor is the putative contributor of the D subgenome to the economically important fiber-producing cotton species Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense. Over 73% of the assembled sequences were anchored on 13 G. raimondii chromosomes. The genome contains 40,976 protein-coding genes, with 92.2% of these further confirmed by transcriptome data. Evidence of the hexaploidization event shared by the eudicots as well as of a cotton-specific whole-genome duplication approximately 13–20 million years ago was observed. We identified 2,355 syntenic blocks in the G. raimondii genome, and we found that approximately 40% of the paralogous genes were present in more than 1 block, which suggests that this genome has undergone substantial chromosome rearrangement during its evolution. Cotton, and probably Theobroma cacao, are the only sequenced plant species that possess an authentic CDN1 gene family for gossypol biosynthesis, as revealed by phylogenetic analysis.