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苎麻转录组研究

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  • 主要完成单位:中国农业科学院麻类研究所
  • 主要完成人员:刘头明、朱四元、唐守伟、汤清明、郑霞
  • 起  止  时  间 :2012年1月—2014年12月
  • 获  奖  情  况 :2016年湖南省省自然科学三等奖
  • 内  容  提  要 :
  

  为推动苎麻的分子生物学技术发展,自2011年来围绕韧皮纤维发育及逆境抗性两个关键性状,有针对性的开展了苎麻的转录组学研究,具体包括:(1)苎麻转录组测序、组装及基因挖掘,(2)转录组中微卫星简单重复序列特点分析,(3)野生和栽培苎麻比较转录组研究,(4)逆境苎麻的转录组研究。

  项目实施过程中,率先阐明了苎麻的转录组特征,获得43990条苎麻EST序列,且从这些序列中识别了51个CesA家族基因及32个NAC家族基因,其中36个CesA基因和5个NAC基因可能与苎麻的纤维发育相关,19个NAC基因与苎麻的逆境应答调控相关。开展了转录组的微卫星简单重复序列分析,获得了1827个SSR标记,并基于这些标记绘制了苎麻的首张SSR标记遗传图谱;通过对苎麻纤维产量相关性状的QTL分析,初步解析了纤维产量性状的遗传基础。完成了野生和栽培种苎麻的比较转录组研究,从分子水平揭示了苎麻的进化驯化机制,提出野生种苎麻向栽培种进化是在自然环境和人工选择的双重选择压力下进行的。系统的开展了苎麻在旱、镉及根腐线虫病害逆境下的转录组研究,识别了两千余个逆境应答基因,其中包括一些是赤霉素代谢相关基因,进而提出逆境环境下赤霉素代谢相关基因表达变化是导致苎麻株型变化的一个重要原因。

  通过该项目的实施,苎麻中可用的EST序列由之前数据库中的418条骤增到四万余条。此外,我们还识别了大量与纤维发育和逆境抗性相关的基因/QTL,这些基因/QTL的识别将不仅为解析苎麻纤维发育及逆境抗性调控机制提供基础,也为分子育种改良这两个重要性状提供了基因资源。因此,本项目研究结果极大的推动了苎麻分子生物学研究发展。自2013年来,相关研究成果被陆续发表,并得到了本研究领域相关专家的广泛认可和高度评价,在近两三年内被SCI他引49次。

 

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