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一个德国和中国联合研究团队宣布 ， 第一次对土豆的基因组进行了完整的基因测序和组装 ， 未来通过研究土豆新的基因组信息可能有助于培育更好的土豆品种 。
【未来的粮食新希望？土豆基因组全部测序完成】
土豆有一个四倍体基因组 ， 这意味着它们每条染色体有四个副本 ， 从母本和父本遗传来两个副本 。 而人类和大多数其他动物都有二倍体基因组 ， 每个染色体都有两个副本 ， 分别来自父亲的一个副本和母亲的一个副本 。 然而 ， 由于植物和动物繁殖的差异 ， 植物基因组是四倍体甚至六倍体(基因组的情况并不少见 。
每条染色体的四个副本意味着染色体上的每个基因也拥有四个副本 ， 这给试图了解土豆的科学家带来了一些困难 。 一方面 ， 基因变异潜在组合的巨大数量使得可靠地培育具有理想性状的土豆新品种变得更加复杂 。 另一方面 ， 当涉及到基因组测序的工作时 ， 一个基因的四个不同副本的相似数据使得科学家想要弄清楚所有序列是如何组合在一起 ， 将更加具有挑战性 。
多倍性是指染色体中一个基因组所具有的副本数 ， 图中分别是单倍体 ， 二倍体 ， 三倍体和四倍体的示意图 。 人类基因组是二倍体 ， 而土豆基因组是四倍体 。
该研究小组尝试开发了一种巧妙的方法来解决后一个问题 ， 并成功地重建了土豆基因组 。 他们没有尝试使用普通四倍体土豆细胞的基因 ， 而是将测序工作集中在花粉细胞上 。 花粉是植物生殖系统的一部分 ， 它含有生殖细胞(雄性配子) ， 这大致类似于动物的精子 。 因为生殖细胞需要融合在一起创造后代 ， 它们包含的染色体拷贝数量是其他细胞的一半 ， 使得后代最终拥有正确数量的基因副本 。
在人类中 ， 精子和卵细胞的每条染色体中只有一个副本 ， 其后代最终会有两个副本 。 对于四倍体土豆 ， 花粉细胞中的每个染色体只有两个副本 ， 其后代最终会有四个副本 。 通过对花粉细胞进行测序 ， 研究团队成功地将数据的复杂性降低到可以重建整个土豆基因组的程度 。
在土豆被认为是可食用的之前 ， 它是作为一种观赏植物在欧洲种植的 。
这项工作是由马克斯·普朗克植物育种研究所和德国慕尼黑大学的孙鹤泉和科尔比尼安·施尼伯格领导的 。 这组科学家希望 ， 完整的土豆基因组将为更成功地培育新的土豆品种铺平道路 ， 让育种者更容易地确定哪些基因或变异对未来的作物是可取的或不可取的 。 施尼伯格说:“在这项工作的基础上 ， 我们现在可以实施基因组辅助育种 ， 培育新的土豆品种 ， 这些品种将更高产 ， 也能抵抗气候变化 。 ”土豆的块茎可供人类食用 ， 目前是全球第四大重要的粮食作物 ， 仅次于小麦、稻谷和玉米 ， 这项新研究可能会对未来几十年的粮食安全产生巨大影响 。 ”
本文参考cosmosmagazine文章 ， “Hot potato news” ， 如有兴趣还可查阅原文 。
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