世界上首次成功構建水稻基因組物理全圖

1997年的今天1月6日,國家科委、中國科學院和上海市人民政府在上海聯合舉行新聞釋出會,宣佈我國科學家在世界上首次成功構建了水稻基因組物理全圖。這是我國在生命科學領域取得的又一重大突破。

中國科學院國家基因研究中心的科研人員透過近4年的艱苦奮戰,利用已完成的12條水稻染色體的BAC庫,在世界上首次成功構建了高解析度的水稻基因組物理全圖。我國科學家在水稻基因組計劃研究中取得的這一成果,為最終揭示水稻遺傳資訊奧秘和農作物育種做出了重大貢獻。

1992年8月,國家科委對外宣佈,在我國實施“水稻基因組計劃”,並在上海成立了中國科學院國家基因研究中心。當時,日本、美國、印度、韓國、菲律賓等國家也都在進行類似研究。水稻基因組由12條染色體組成,總長度為4。3億核苷酸。水稻基因組研究計劃包括了水稻基因組遺傳圖、物理圖的構建和DNA全順序的測定等三項內容。日本在1994年首先構建了水稻基因組的遺傳圖,從而使水稻基因組物理圖的構建成為該領域攻堅戰的制高點。

面對起步較晚、條件簡陋的不利局面,研究人員克服了種種技術困難,另闢捷徑,終於完成了“指紋—錨標”戰略構建物理圖的設想。1996年6月,率先構建成了第一張高覆蓋率(超過90%)、高解析度的物理圖。

水稻基因組物理圖是其他基因組DNA全序列測定的基礎。有了物理圖,結合遺傳圖所提供的遺傳資訊,科學家就可以透過定位克隆等技術,有效地獲得所需的基因,用於水稻的育種研究。因此物理圖在水稻基因組計劃中處於承上啟下的樞紐地位。

世界上首次成功構建水稻基因組物理全圖

連結一:水稻第4號染色體精確測序與分析

2002年11月21日,科技部、中國科學院、上海市人民政府在上海聯合宣佈:我國科學家完成了所承擔的國際水稻基因組計劃第4號染色體精確測序任務,對國際水稻基因組計劃測序工作的貢獻率達10%。這是迄今為止我國獨立完成的最大的基因組單條染色體精確測序,也標誌著我國在大基因組測序方面已具備構建完成圖的繪製能力,成為基因組學研究強國之一。

中科院國家基因研究中心的研究人員在《Nature》雜誌發表了題為《水稻基因組第4號染色體序列及分析》的論文,宣佈採用克隆步移法完成了對水稻粳稻基因組第4號染色體全長序列的精確測定,拼接後總長為3500萬鹼基對,精確度為99。99%,覆蓋染色體全長序列98%(僅留下7個小的空洞),達到了國際公認的基因組測序完成圖的標準。在完成序列精確測定的同時,我國科學家還對水稻第4號染色體進行了結構和功能分析,對水稻的另一個亞種秈稻廣陸矮第4號染色體序列進行了測定。

國際水稻基因組測序計劃啟動於1998年,這是繼人類基因組計劃後又一重大國際合作專案,也是新中國成立以來生物領域投入最大的科研專案之一。中國、日本、美國、法國等10個國家和地區共同發起並承擔了這項龐大的科研任務,中國科學院國家基因研究中心承擔了水稻(粳稻)4號染色體的測序任務。

水稻是最重要的糧食作物之一,是世界約一半以上人口的主要口糧。水稻作為禾本科植物基因組研究的模式作物,具有十分重要的意義。水稻基因組第4號染色體的序列分析結果及今後的功能基因組研究,可獲得大量的水稻遺傳資訊和功能基因,為培育具有高產、優質、抗病蟲害、抗逆等優良性狀的水稻新品種打下了良好基礎。同時,此次測序成果還有助於瞭解小麥、玉米等其它重要糧食作物基因組的相關資訊,從而推動整個農作物基因組的研究。

世界上首次成功構建水稻基因組物理全圖

《水稻基因組第4號染色體序列及分析》一文發表於2002年11月出版的Nature雜誌