科学家在西红柿基因组测序上获得关键性突破

诺丁汉大学生物科学院的Graham Seymour教授在西红柿基因组测序上取得了重大成果。他是来自14个国家,超过300名对改良西红柿Solanum lycopersicum和它的野生祖先Solanum pimpinellifolium进行测序的科学家之一。

由西红柿基因组联盟(TGC)取得的这项成绩将帮助西红柿培育者辨认重要基因,以使他们高效快速地培育新品种。研究成果刊登在这周的《自然》Nature科学期刊上。基因组将帮助培育者提供人们喜欢的改良后的口味和更加丰富的营养,如番茄红素。基因组序列还可以帮助降低成本,对抗病原体,干旱和瘟疫。培育优良的西红柿品种对全球粮食安全也有益无害。

仅在英国,每年西红柿的市场价值是6亿2千5百万英镑。但是,其他作物如土豆,辣椒和茄子都会从基因组中获益。生物科学教授Graham Seymour是此项目的合著者和带头人之一。他说:“西红柿是全世界最重要的水果作物之一,无论从我们每天吃的量来说,还是从其富含维生素,矿物质和其他植物化学物质来说。新鲜的和经过加工的西红柿营养都很丰富。另外,西红柿也是我们研究果实成熟的范本。所以了解这种基因组将帮助我们揭开促使西红柿和其他水果成熟的分子电路,并开发它们的健康特性。

一开始,英国贡献的项目集中于12条染色体中包含西红柿基因的4号染色体。英国团队制造出了高质量的被全世界视为标准的染色体序列。多亏了全球合作和新技术的采用,最后组装的序列拥有高标准,并且是提高作物品质的一个强有力和较容易获得的工具。

英国团队由诺丁汉大学和伦敦帝国理工学院,以及基因组分析中心,詹姆斯?赫顿研究所,东英吉利大学(UEA)和自然历史博物馆的科学家们组成。这个项目由英国生物技术和生物科学研究理事会(BBSRC),英国政府环境,食品和农业事务部和苏格兰政府联合赞助。测序在威康信托基金会桑格研究所进行。

作为与Seymour教授共同带头此项研究的前伦敦帝国理工学院的作物生物学高级讲师Gerard Bishop博士说:“西红柿基因组序列的公布得到了全球范围内的学者,种植者和培育者们的积极响应。与跨越14国300多名科学家的通力合作,这项成就在英国已经起到了重要作用。这一努力对全球研究工作产生了积极影响。”

序列在西红柿基因组功能部分展现了最详细的顺序,方向,类型和它所有35000基因的相对位置。它将帮助研究者们揭示西红柿基因和其展现的特性之间的关系。基因和环境因素对西红柿健康和活力的决定性影响也将被广泛认知。西红柿作为Solanaceae或茄科家族的成员之一,其新序列将为确认西红柿茄科亲属(如土豆,辣椒,茄子和矮牵牛)中最有益的基因提供参考。从经济价值和产量来看,茄科家族是世界最重要的蔬菜作物家族。

序列同样为西红柿和其家族作物如何多元化发展和适应新环境进行了深入解释。它们表明,西红柿基因组在大约60万年前突然扩大,但大多数随后消失。其中一些参与扩展过程的基因参与了控制西红柿生长和成熟的过程。这样的基因序列将帮助研究者们更深入探讨为什么有些作物可以被认为改良,另外一些却不可以。这也许可以帮助我们在将来扩展可被改良的作物种类。

基因组分析中心的Jane Rogers教授曾在威康信托基金会桑格研究所进行基因测序研究。她谈到:“英国团队利用物理图谱和克隆的4号染色体为测序做出了重要的贡献,并通过培训与其他国际合作伙伴共享了知识。国际合作是关键。它为我们今天高度使用的序列制定了高标准。”如今,水稻,玉米,高粱,杨树,马铃薯,大豆,草莓,黄瓜和葡萄都可被研究者们用于基因测序。

英国生物技术和生物科学研究理事会(BBSRC)的行政长官Douglas Kell教授说:“这是一项伟大的创举。这个项目表明,先进的科技为我们对像西红柿这样复杂的作物进行测序节省了大量的时间。借此,育种者可以利用工具持续性地培育出更优良的作物。”