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全球规模最大、基因覆盖数量最多的玉米突变体库建成
作者:柴振光 发布日期: 2019-12-12 浏览次数: 来源:科研处


近日《科技日报》、中国科技网等媒体以《我国建成全球最大规模、基因覆盖数量最多的玉米突变体库》为题,报道了我校路小铎教授课题组与中国农业科学院生物技术研究所张春义研究员课题组联合构建的玉米EMS诱变突变体库。

玉米原产于美洲,明代中期传入我国,种植面积不断扩大,成为人们的重要口粮和饲料之王,也是重要的工业原料,玉米还是遗传学研究的重要模式作物。2009年玉米自交系B73基因组信息释放后,玉米遗传转化体系也逐渐建立,但之前玉米突变体资源主要是AC/DS和Mu突变体,都不能覆盖整个基因组,因此突变体库资源就成为了玉米功能基因组学研究的限制因素。虽然玉米是经典的遗传材料,由于突变体库资源缺乏,功能基因组学研究领域远远落后于拟南芥和水稻。

路小铎教授是我校从中国农业科学院引进的人才,从田间地头播种、灌溉、打药、施肥、授粉、收获,到实验室测序、研究,这位“两脚泥”的教授,把文章写在大地上。


为了解决玉米突变体资源匮乏对玉米功能基因组学研究的限制,自2009年开始,路小铎教授课题组与中国农业科学院生物技术研究所张春义研究员课题组联合,开创性地把外显子捕获技术、二代测序技术、EMS诱变技术结合起来,历时10年,构建了近饱和的B73背景玉米EMS诱变突变体库。目前已采用外显子组测序对5894份突变体进行了高通量测序和变异信息挖掘,总共检测到746607个潜在导致蛋白质变化的C->T(G->A)突变位点,覆盖玉米36015个基因(覆盖度91.59 %),平均每个基因覆盖 20倍,为全球最大规模、基因覆盖数量最多的玉米突变体库。

双方专家团队还利用该突变体库,结合“正向遗传学”和“反向遗传学”方法开发了高通量、低成本、快速克隆玉米功能基因的方法,并通过鉴定赤霉素的生物合成途径中编码内根-贝壳杉烯合成酶的功能,证明了方法的简便性和可靠性。相关研究成果已在植物学研究领域高水平学术期刊Molecular Plant(SCI影响因子10.218)发表。该突变体库及其配套基因克隆方法将极大促进我国玉米功能基因组学研究的发展。同时,还从突变体库中筛选了株型、抗性、籽粒品质和秸秆品质相关的种质资源100多份,并克隆了棕色叶中脉、抗旱、矮化控制基因。为玉米新品种选育提供了丰富的种质资源和基因资源。

双方团队已建立了玉米突变体共享平台,面向国内外从事玉米功能基因组学研究的科研人员提供突变体材料。从2017年玉米突变体数据库开放至今,已经向包括中国农业大学、斯坦福大学在内的40多家国内外科研机构、150多个课题组发放了8000余份玉米突变体材料。国内外从事玉米相关研究的科研人员利用该突变体在植物学领域国际知名期刊发表了一系列学术论文,极大提升了我国玉米功能基因组学研究水平和国际影响力。

中国科技网报道链接:

突变体数据库:  http//www.elabcaas.cn/memd/ 

(撰稿:柴振光 编辑:李莉 编审:辛源)




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