中国和美国科学家报告说,他们成功绘出了番木瓜的首张基因组草图。这是继拟南芥、水稻、白杨和葡萄之后,科学家破译的第五种被子植物(即开花植物)的基因组序列,将为研究开花植物的进化提供新信息。
参与这一研究的科学家来自美国夏威夷大学、美国伊利诺伊大学、中国南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心等机构。有关研究成果发表在24日正式出版的英国《自然》杂志上。
据伊利诺伊大学发布的新闻公报介绍,中美科学家绘制出的是一种在美国已种植多年的转基因番木瓜的基因组草图。这种番木瓜经过基因工程改良,植入了一种特定基因,能够使番木瓜抵御常见的番木瓜环斑病毒。
这一草图共测出了番木瓜90%以上基因的序列。初步分析结果表明,番木瓜大约7200万年前与拟南芥在进化道路上“分家”之后,便走上了另外一条进化道路。据科学家估计,在大约1.2亿年前,拟南芥、白杨、葡萄和番木瓜这几种被子植物门双子叶植物纲的植物都曾经历过一次“整基因组三倍复制”。在近代的进化过程中,拟南芥又经历了两次“整基因组两倍复制”,但番木瓜和葡萄没有经历类似过程。
研究显示,番木瓜中与木质素合成相关的基因数量少于白杨,多于拟南芥。科学家说,这一点与进化相符,因为番木瓜就是从草本植物进化为木本植物的。
基因组分析还发现,虽然与其他几种基因序列已被破译的被子植物相比,番木瓜基因组中的功能基因数量要少,但与关键酶相关的基因数量明显要多。例如,番木瓜中负责编码与淀粉制造等相关的酶的基因数量比拟南芥要多。番木瓜中负责编码合成挥发性化合物的基因也较多,这使得番木瓜发出的气味能吸引授粉者,也容易引来动物食用番木瓜,从而将其种子散播到各处。
此外,转基因番木瓜的基因组中只有3处留下了植入基因的痕迹,而位于细胞核内的核基因丝毫未受影响。科学家说,基因组测序使他们首次了解到外加基因在转基因番木瓜中引发的基因变化,这将有助于打消人们对转基因番木瓜的疑虑。
番木瓜是已知营养最丰富的水果之一,其果肉中的维生素A原、维生素C、类黄酮、叶酸、泛酸、钾、镁及植物纤维的含量都极高。从番木瓜汁中提取的木瓜蛋白酶还是一种用途很广的消化酶,可用于酿造业以及化妆品和药品的生产。
24日,中国南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心与美国夏威夷大学的科学家联合发表论文《转基因热带水果植物——木瓜的基因组草图》,宣告率先绘出了转基因木瓜的基因图谱,这篇论文作为封面文章发表在世界权威科学杂志英国《自然》(Nature)上。
来自中美两国30多家研究机构的科学家参与了这项“木瓜全基因组测序计划”, 由南开大学泰达生物技术学院院长、天津市功能基因组与生物芯片研究中心主任、长江学者王磊,夏威夷大学基因组学、蛋白质组学与生物信息学研究中心主任马克索多•阿兰(Maqsudul Alam)共同主持。研究组在盛产木瓜的美国夏威夷州选择了一株抗病毒的转基因木瓜,从细胞中提取出脱氧核糖核酸分子(DNA分子),切成极小的片段并进行测序。得到极小片段的基因序列后,经过生物信息学分析,再拼接到一起,就成了完整的基因图谱。
此项研究不仅为木瓜功能基因组学的研究和合理运用木瓜资源奠定了基础,还对农作物育种、农业生产和深化人类对转基因植物的认识具有重要意义。研究所得的木瓜基因序列目前存放在“国际核苷酸序列数据库”合作成员单位日本DNA数据银行、欧洲分子生物学实验室、美国基因银行里。
“木瓜全基因组测序计划”,是中国继人类基因组计划、超级杂交水稻基因组计划后参与的又一项大型国际基因组合作研究计划。此项计划于2004年12月启动,研究计划所需近1000万美元的研究经费由美方提供,知识产权则为双方共同拥有。
《自然》创立于1869年,是世上最早的科学周刊,与美国《科学》并称为最为权威的两大科学期刊。2000年以来,中国大陆科研机构在《自然》发表的生命科学论文有14篇,其中3篇为封面文章。
昨天,世界著名的国际性科学期刊英国《自然》周刊上,刊登了本市科学家王磊等撰写的封面文章!记者从南开大学获悉,这是天津地区诞生的第一篇《自然》封面文章。在《自然》杂志上发表文章,而且是以封面文章形式发表,代表着重大的科学“含金量”,意味着文章内容是近一段时期世界范围内对科学界乃至全人类生活有一定影响的科学成果或发现。
在昨天出版的《自然》杂志上,封面文章是南开大学、天津市功能基因组与生物芯片研究中心和夏威夷大学合作完成的《转基因热带水果植物——木瓜基因组草图》成果论文。这是世界上首次绘制完成的一株转基因经济作物全基因组图谱,成为我国继人类基因组计划、水稻基因组计划之后在基因组学研究领域取得的又一重大突破,这一研究成果对农作物育种、农业生产和人类对转基因植物的认识具有极其重要的意义。南开大学泰达生物技术学院院长、天津市功能基因组与生物芯片研究中心主任王磊博士成为两名共同责任作者,也就是项目的首席科学家之一。
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