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球探在线比分:世界首个深纹核桃全基因组成功破译 生物科技助推云南精准扶贫
2016-02-02 来源: 】 浏览:次 评论:0

球探在线比分:央广网楚雄2月2日消息(记着李健飞)日前,由中科院昆明植物研究所研究员、中国西南野生生物种质资源库副主任李唯奇博士带领的联合研究团队,与广州基迪奥生物科技公司合作,完成了首个深纹核桃(Juglans sigillata D.)全基因组测序,绘制出核桃基因组图谱,也是世界上首例胡桃科植物基因组图谱。这项研究标志着我国核桃产业基础研究进入分子生物学时代,为大力发展木本油料和云南低纬度高原特色产业的创新发展奠定了坚实的科学基础。

“核桃科技”助推云南精准扶贫

核桃是胡桃科(Juglandaceae) 胡桃属(Juglans)植物。胡桃科植物共有8属,60余种,大多具有重要经济价值。我国现有核桃属植物8种,北方广泛种植的是普通核桃(J. regia L.),云南种植的是深纹核桃(J. sigillata D.),也叫做云南核桃,是我国西南特有的物种,是一种综合利用经济价值极高的木本油料树种。研究团队从云南无量山国家级自然保护区的原始森林中,采集了深纹核桃野生祖先种的叶片,利用二代测序Solexa和三代测序PacBio结合的测序技术,完成了核桃的高质量全基因组测序以及精细图谱组装。拼接出深纹核桃基因组的5.78亿(578M)个碱基,基因组覆盖度达到93.3%,拼接Scaffold N50和Contig N50分别为1.31M和79.3K,GC含量为35.4%,重复序列为42.87%,杂合率约为0.24%,蛋白编码基因约为2.9万个。初步分析发现,核桃在其进化历史中,分别在5700万年前和1200万年前发生过两次大规模全基因组复制事件,并预测了4215个抗性相关的基因。深纹核桃基因组精细图谱填补了胡桃科基因组测序的空白,将对该科植物研究提供最重要的基础支撑。

云南素有“生物王国”和“种质基因库”之美誉,国土面积仅占全国的1/25,却拥有中国50%以上的生物种类,富集了极为丰富的生物资源,在全世界都罕见。我国是世界核桃栽种最多的国家,而中国核桃以云南为最。目前云南核桃栽种面积及产量已成为全世界第一,保有核桃种质资源世界第一,开发核桃产品种类世界第一,为综合开发以核桃为主的坚果食品、功能食品和保健品,发展现代核桃产业奠定了科技和物质基础。据不完全统计,截至2015年底,云南省的核桃种植面积已达4230万亩,产量85万吨,产值266亿元。核桃已成为该省种植面积最大、种植范围最广、受益群众最多的经济林木,全省核桃产区农民人均核桃收入超过900元,主产县农民年人均核桃收入1800元至3000元,成为精准扶贫的有效载体。同时,核桃的广泛种植,对于广大山区提高森林覆盖率、减少水土流失等生态屏障建设起到积极的促进作用。

破解基因密码解决人类“隐性饥饿”

李唯奇博士说,在全世界范围内水果作物的基因测序及基因组学研究已发表过不少研究成果,而坚果类基因组研究却很少,特别是种植历史久远,种植数量很大的胡桃科植物很少有基因组学研究。摩尔农庄生物科技公司作为云南核桃产业领军企业主动组织开展核桃基因测序研究,为国内首例。深刻表明在创新驱动产业发展的新格局中,联合科研机构,依靠高新技术进行产业发展的战略纵深设计,将成为产业龙头企业的自觉行动。核桃基因组测序成功,绘制出世界上首个深纹核桃全基因组,使基于分子设计的目标作物育种成为可能,也将使长期被忽略的云南木本食用种籽直接成为改善我国居民膳食营养失衡的新手段,为解决隐性饥饿”,促成营养生物强化并实现产业化开发。

研究结论显示,核桃在全球分布较广,主产于中国、北美和欧洲,是世界知名的“四大坚果”之一。在国外被称为“益智果”,国内享有“万岁子”、“长寿果”等美称。我国《本草纲目》记述,核桃仁有“补气养血,润燥化痰,益命门,处三焦,温肺润肠,治虚寒喘咳,腰脚重疼,心腹疝痛,血痢肠风”等功效。现代医学研究表明,核桃仁含有亚油酸、亚麻酸、磷脂等人类脑细胞代谢和构成视神经细胞的重要物质;核桃油富含不饱和脂肪酸,有防治动脉硬化、抗衰老的功效;人体不可缺少的多种维生素、矿物质等微量元素有促进葡萄糖利用、胆固醇代谢和保护心血管的功能。根据国内外医学研究得出的一致结论,中老年人、孕产妇、幼儿及生长发育期少年儿童在膳食谱中适当增加核桃等坚果十分有益。在美国化学协会年会上,有关科学家表示,核桃富含大量多酚类物质,是杏仁、花生、开心果、榛子、腰果、夏威夷果、巴西坚果以及胡桃的两倍多,能够稳定人体自由基,防止健康细胞受到自由基侵害。

李唯奇研究员带领的研究团队,包括张旭东博士、郁步竹博士、陈虹颖博士、程羽博士等人,结合基因组、蛋白质组和脂质组的数据,对核桃仁营养保健的物质基础进行了全新的探索。核桃可产生86个已知功能活性肽,其中包括抗真菌活性肽43个、抗细菌活性肽31个、抗病毒活性肽5个、抗癌细胞活性肽4个。一般认为植物性蛋白质大多为不完全蛋白,如谷物蛋白质缺少赖氨酸,豆类蛋白质往往缺少蛋氨酸。对核桃基因组测序研究发现,核桃仁中含有人体必须的全部氨基酸,且完全蛋白质含量高达81%,高于大豆的完全蛋白含量;并且核桃超过30%的蛋白小于200个氨基酸,为短链蛋白质,更易被水解成为人体所需的功能活性肽;研究还发现,深纹核桃仁的亚油酸和亚麻酸比值在8左右,这个比值恰好居于婴儿食品推荐的亚油酸和亚麻酸比值范围5-15的中间。核桃油中的α-亚麻酸和亚油酸在人体中转化成DHA,可增加胰岛素的敏感性,有助于改善胰岛素和血糖的平衡,降低发生Ⅱ型糖尿病的风险。

基因科技引领核桃产业链创新

食物营养与健康是现代食品产业和现代农业发展的必然选择。故而,中科院昆明植物研究所、云南摩尔农庄生物科技开发公司的联合研究团队将与国内外科研单位合作,应用临床医学和营养免疫学,结合核桃基因组学、蛋白质组学研究,通过基因表达及高通量比较分析,揭示核桃在果实中合成脂肪酸、蛋白质、维生素,以及转化矿物质等人体不可缺少营养元素的关键基因。探寻组成核桃特征蛋白的氨基酸种类、排列组合及特定的空间结构。从而为研究开发核桃的营养、功能、保健成分奠定科学依据和理论基础,对于有效实现中国居民食物营养的生物强化具有非常重要的意义和广阔的发展前景。同时,通过比较不同核桃品种的基因信息,获取控制核桃壳厚薄、早熟、晚熟,树形高矮,抗逆、丰产等重要生物性状的遗传密码,结合代谢组学和表型组学,应用分子辅助育种技术,改良核桃等坚果品种,为良种选育、保护和推广提供强有力的技术支撑。

云南楚雄州楚雄市副市长包继文说:“作为中国“核桃之乡”,核桃产业发展对楚雄市十分重要,而此项科研成果将为全市核桃的品种改良、品质提升、产业示范基地建设提供强大支撑。”


据了解,在科技创新的引领下,改市核桃种植正由零散栽植向连片规模发展、由低档次粗放型向标准化集约化发展,核桃产业的生态效益和经济效益不断提高。截至2015年底,全市核桃种植面积已达103.4万亩,核桃干果产量11128吨,核桃的粗加工及精深加工产值达14.25亿元。林农通过核桃种植实现人均收入达1345元,核桃种植已成为促农增收的重要支柱。

深纹核桃基因组图谱的成功构建将对胡桃科植物的研究提供重要的支撑。核桃基因组的研究成果,将会引领核桃产业链上各关键环节的科技创新。后续通过比较不同核桃品种的基因组信息,可以发现控制核桃壳厚薄、早产丰产、树形高矮、抗逆等重要性状的遗传密码,从而为核桃优良品种选育、保护和推广提供强有力的工具;通过探明核桃营养保健功能的遗传基础,为核桃仁产品的精深开发和核桃营养学提供方法、指明方向;通过比较核桃的野生祖先种和栽培种的基因组信息,还可以探索我国各族人民开发利用核桃自然资源的文明历史。


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