《杜仲全基因组精细图》绘制完成重大成果发布/实录
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- 乌云塔娜:
杜仲树叶的橡胶含量为2%-4%，树皮是6%-10%，根皮是10-15%，果皮是15-18%。杜仲具有其他任何高分子材料都不具备的橡胶——塑料二重性，可广泛应用于军事国防、航空航天、交通、通讯、水利、建筑、运动医学等领域。杜仲橡胶轮胎具有抗撕裂、耐磨、运动阻力小的优点，油耗可以降低2.5%，寿命可以提高20%。1吨杜仲橡胶轮胎可以减少70吨汽油消耗，被国际社会誉为绿色轮胎。
杜仲是名贵药材，具有很高的药用价值和保健功能。以杜仲橡胶产业为龙头，综合开发医药保健、食品和功能饲料产品，可形成具有我国自主知识产权、产值达万亿元的庞大产业群。
2014-11-26 14:18:39
- 乌云塔娜:
杜仲橡胶产业存在的主要问题是，成本比较高，每吨10万元以上，杜仲各组织中的橡胶含量如果翻一倍，每吨成本可以降低至5-6万元。生命科学前沿，利用基因组学、转录组学、代谢组学、蛋白组等手段来解决生物学问题，提供大量选择育种和功能基因挖掘的机会，这是一个时代研究模式的转变和又一个革命性的技术突破。我们破解杜仲遗传密码、杜仲橡胶形成与高效合成机理，加快杜仲高产胶、高活性成份、高抗新品种培育进程，促进杜仲产业化发展。
2014-11-26 14:22:04
- 乌云塔娜:
杜仲全基因组测序、组装效果。首先，杜仲基因组的复杂性。由于杜仲的栽培历史悠久、资源交流频繁，基因组大、杂合度高，重复序列比较高，杂合度0.9%-1.1%，纤维比例达到66%。杜仲基因组测序、组装指标，我们通过全基因组鸟枪法进行测序，获得了99.85G的数据量，结合第二代和第三代测序技术，克服了重复序列区域和杂合区域，突破了高度复杂基因组的指标。杜仲基因组组装评估，通过杜仲基因组GC含量和实践GC含量进行比较以后是完全一致的，说明组装指标结果可靠。通过转录组数据的覆盖度发现，组装覆盖率达到94.63%。
2014-11-26 14:23:26
- 乌云塔娜:
杜仲基因组注释：我们获得了2600多条，而且与其他基因相比，杜仲基因的特点是基因和外显子长，基因功能注释发现93.14%以上的基因功能已经得到证实。我们注释获得3377条编码。
杜仲基因家族分析：分析获得6712条杜仲特有基因。杜仲与水稻、拟南芥相比进化速度比较慢，杜仲进化过程中丢失了5404个基因，扩张了2327个基因，说明进化过程中受到了较强选择压力。直系同源分析表明杜仲有6889个基因，有共同的祖先。经历了正选择过程，积累了许多有利于个体生存的基因。全基因组复制分析杜仲与芝麻、番茄、葡萄相似，经历了双子叶植物共有的古代全基因复制事件，基因组水平上验证杜仲是个古老植物。
2014-11-26 14:28:41
- 乌云塔娜:
杜仲重要功能基因研究成果：首次大量鉴定了杜仲橡胶合成相关基因；从基因组中发现了70个杜仲橡胶合成相关基因，并进行了表达相关性的研究，首次提出了杜仲橡胶合成的主要上游途径；首次大量鉴定了杜仲活性成份相关基因。几乎所有植物中杜仲的亚麻酸含量非常高，达到67%，基因组中找到了13α亚麻酸基因，杜仲基因组中发现198个苯丙素合成的基因，从基因组见证了191个木质素相关的基因，揭示了杜仲不同环境广泛适应的分子基础。
杜仲具有不同生态环境中生存的遗传潜力和遗传基础，从亚热带到寒带，从潮湿多雨的南方到干旱少雨的西北荒漠区，极端温度从零下5度到零下29度，都有杜仲的分布，东西跨度达到3800多公里，南北跨度达到3200多公里。自然条件下，杜仲的病虫害非常少，是适应性非常广泛的一个树种。杜仲基因组，我们首次大量鉴定了抗病有关的基因，包括281条和抗虫相关的239条基因，抗盐碱的299条基因，222条抗旱基因，59条耐热基因。同时我们发现杜仲基因组中三分之二的序列是重复序列，这是杜仲基因组进化和环境适应的必然结果。
历史长河中，杜仲基因不断地进行水平或垂直交换，频繁地发生了自我复制和自我拼接，揭示了杜仲种质资源的遗传多样性。从基因组中得出了67个个SSR位点，得到了104个万个InDel位点。
我们对全国和国外的杜仲种质资源进行了遗传多样和遗传背景评价。我国的杜仲群体均处于非自然状态，这与我国杜仲资源利用方式有关，人为干扰非常严重。我国杜仲种质子资源杂合度高、遗传背景复杂，缺乏野生资源。同时筛选了我国杜仲种质资源7种不同遗传背景的结合体，并建立核心种子库。我们进行了杜仲叶绿体基因测序。我们探索出高杂合度林木基因组测序方法。林木遗传背景复杂，杂合度高，全基因组测序组装带来了难以克服的困难。我们建议以后做基因组的时候用20-30对的SSR引物，对测物种进行遗传多样性和群体遗传结构分析，找出相对纯合个体。杜仲筛选杂合度低的个体进行测序，发现这些个体的杂合度在0.19-0.225%之间。
2014-11-26 14:30:58
- 乌云塔娜:
杜仲全基因组测序研究总结：首次在木本植物全基因组测序中科学地结合第二代测序技术和第三代测序技术，攻克了杜仲基因组的高杂合、高重复序列带来的组装困难瓶颈问题；首次获得了大量杜仲橡胶合成途径中功能基因，将加快高产胶杜仲新品种培育，有效降低杜仲橡胶产业化成本，促进杜仲产业的健康发展；首次挖掘了大量杜仲药用成份相关的功能基因，为筛选和培育杜仲高药用成份新品种提供了坚实的基础；首次发现了大量的杜仲抗逆性和环境适应性相关的功能基因，揭示了杜仲抗逆性强的分子基础，揭示了杜仲起源进化与系统发育地位；首次大量开发了杜仲分子标记，为杜仲遗传多样性及性状早期选择鉴定提供了有效方法。以上研究成果将对突破部分高产杜仲橡胶技术，科学指导，都具有十分重要的意义。杜仲基因组测序结束了，这是良好的开端，我们下一步着力解开杜仲的遗传密码。
谢谢！
2014-11-26 14:38:37
- 孙伟平:
谢谢乌云塔娜教授！因为杜仲的基因测序和精细图绘制是非常专业的工作，大家可能听得不太明白，我建议大家看社科文献出版社出版的《杜仲全基因组精细图绘制完成》这本书，这里有很多具体介绍。
杜仲全基因组测序，包括精细图的绘制，是我们国家杜仲产业方面和杜仲研究方面取得的一项非常重要的成果。它揭示了杜仲橡胶的一些功能基因和一些药用方面的功能基因，这为我们培育新品种，特别是选择育种，包括利用基因技术培育新品种，开辟了一些新的可能的途径。而且，杜仲是我国跨世纪的树种，杜仲基因测序可以向我们解释为什么跨世纪的树种直到今天还能够生存下来，并且为我们揭示了其中很多秘密，可以说基因测序和精细图的绘制工作破解了杜仲本身的秘密。它是我们的杜仲产业从传统产业向现代杜仲产业跨转的里程碑事件。
杜仲产业的发展，杜仲全基因组的测序工作、精细图的绘制工作，杜仲产业的开发等等方面，得到了我国相关部委的大力支持，特别是得到了我国发改委的大力支持。发改委林业司的胡恒洋司长长期关注杜仲产业发展，他几次都跟随我们课题调研组深入到一线，实地考察和调研。在胡司长推动下，杜仲产业也纳入我国重点支持的新兴产业发展名录。胡司长也是“杜仲人”，下面我们请国家发改委农林司胡恒洋司长讲话。
2014-11-26 14:40:38