辰山植物园科学家成功绘制甘薯基因组图谱 首次揭示甘薯起源

一篇从遗传学角度揭示甘薯起源的研究论文发表在国际著名学术期刊《Nature Plants》上，该项由上海辰山植物园科学家领衔的研究研究，除了再次证实甘薯是个天然转基因植物外，还揭示了甘薯的全套遗传背景信息。

   
甘薯与马铃薯、木薯作为三大主要薯类作物之一，与世界最重要的三大粮食作物（水稻、小麦、玉米）一起位居世界最重要的粮食作物排名前十。而近年来，世界范围内围绕着甘薯的研究也开展得如火如荼。

而其中最具轰动效应的的一项研究则是2015年经科学家证实：甘薯居然是个天然的转基因作物！因为其基因组中天然就含有了农杆菌的T-DNA序列。（注：农杆菌是一种广泛存在于土壤中的微生物，T-DNA上有农杆菌合成细胞分裂素的相关基因序列）。也就是说我们早已经在不知不觉中吃过了未经科学安全评估过的“转基因食品”，而且已经吃了上千年（约8000至1万年）。

据论文的第一作者、上海辰山植物园杨俊博士介绍，甘薯是一个天然的六倍体物种（也就是说，每条染色体都有6个备份），基因组共有约4.4亿个碱基对，单套染色体组大小在700M到800M之间。虽然近年来高通量测序技术日新月异，但解析多倍体基因组仍然面临着巨大的障碍。

学过生物的都知道，大多数生物都是二倍体，以我们人类为例，细胞内的染色体有两套，一套来自父亲，一套来自母亲，想分清来源还是很简单的。但是甘薯却有6套染色体！放在一起你还能分得清来源吗？但是科家们做到了！

该项研究采用了Illumina测序技术，通过自主开发了一套全新的多倍体单倍型化分析软件，成功地绘制了甘薯基因组的精细图。不仅将绝大部分基因组序列定位到对应染色体上，还通过全新生物信息学方法，将六倍体的六组染色体分开，从而揭示：在甘薯的90条染色体中，有30条染色体来源于其二倍体祖先种，另外60条染色体来源于其四倍体祖先种；约50万年前，二倍体祖先种和四倍体祖先种之间的一次种间杂交孕育了今天的重要作物。

这一发现可谓是具有重大意义，不仅解决了甘薯起源的谜题，为合理利用甘薯近缘野生种提供了崭新的思路。并且对其它复杂多倍体生物（如小麦、草莓等）的基因组测序提供了完善可靠的策略与技术，将大力推动资源植物功能基因组学研究的进程。

我国以世界总种植面积50%的土地生产了全球80％以上的甘薯，产量近亿吨。但是复杂的遗传背景一直以来是制约甘薯研究的瓶颈，甘薯起源问题悬而未决。现在中德科学家绘制了甘薯基因组图谱，揭示了这一重要作物的物种起源历史。

该研究是科学界在多倍体基因组学领域取得的一项重大突破，也是上海辰山植物园开园七年以来在科研领域获得的带有里程碑意义的成果，开创了多倍体复杂基因组分析的先河。    

（看看新闻Knews记者：汤铭 编辑：陈佳雯）