我國科學家揭示葫蘆科的基因組加倍
近日，牛津大學出版社的分子進化雜誌Molecular Biology and Evolution在線發表了華北理工大學王希胤課題組題為《葫蘆科的一次被忽略的多倍化事件》(An overlooked paleo-tetraploidization in Cucurbitaceae)的研究論文。該研究通過比較基因組學分析，證明葫蘆科的共同祖先中發生一次全基因組加倍，也就是葫蘆及多種瓜類作物共有一個四倍體的祖先。值得一提的是，此項研究成果受到海內外媒體廣泛關注（見文後媒體報道）。
葫蘆科作為一個中等大小的植物科系，分為95屬，965種植物，包含如黃瓜、甜瓜、西瓜和葫蘆等許多最重要的食品和經濟作物，是世界上第二大蔬菜來源，全球每年用於農業生產的此類作物耕地面積高達900萬公頃，產出約1億8400萬噸的蔬菜、水果和種子等食物。近年來，伴隨基因組測序技術的快速發展，一些重要葫蘆科作物相繼進行了全基因組的測序，如黃瓜、甜瓜和西瓜。
該課題組研究人員通過比較基因組學分析，展示了葡萄與西瓜、甜瓜和黃瓜基因組間的同源性，發現每一條葡萄的染色體在每個瓜的基因組中都有兩個最好匹配的同源區，證明葫蘆科的共同祖先中發生一次全基因組加倍，也就是這些作物共有一個四倍體的祖先。通過對加倍產生的重複基因的分子進化分析，研究團隊推定這一次加倍事件發生在大約一億年前，可能推動了整個葫蘆科植物的分化和類群的形成。
Fig. 3. Dating evolutionary events within and among 3 cucurbit and grape genomes.
「這一重大的進化事件，不幸被已發表的基因組測序工作所忽略。這很大程度是因為植物基因組的高度複雜性造成的，也由於測序公司的分析人員缺乏科研經驗。」王希胤教授介紹說，課題組為此提出了一個進行複雜基因組分析的金標準，主要包含基因組同源分析點陣圖的構建、與事件相關的共線性基因分劃、重複基因分類和分子進化距離估計以及不同植物進化速率差異性的確定及校正等生物信息學分析流程。這一金標準的提出，或對未來進行的複雜基因組測序和分析起到重要的指導作用。
值得一提的是，研究結果發表後，吸引了海內外媒體的廣泛關注，包括中國科學報，紐約時報，Science Daily等媒體。
王希胤教授簡介
王希胤教授，華北理工大學生命科學學院院長、基因組信息學中心主任、河北省生物學教學實驗示範中心主任、國家重點專項會議評議委員、河北省自然科學基金評委。國際棉花基因組專家委員會委員、中國生物工程學會生物信息專家委員會委員。2005年畢業於北京大學生命科學學院，獲理學博士學位（生物學專業，生物信息學方向）。主要從事生物信息學和基因組學的研究，在多個植物基因組測序的國際合作項目中任生物信息學/比較基因組學分析的首席科學家或研究組組長；作為植物基因組信息學領域著名專家之一，取得了多項突出的獨創性成果，尤其在真核生物染色體數目減少理論、禾本科比較基因組學上做出了多項原創性成果；主持中國國家自然科學基金項目4項，河北省自然科學基金傑青項目，百人計劃項目，教育廳新世紀創新人才項目等。發表論文近60餘篇，其中20篇發表在Science,Nature,Nature Genetics,Nature Communications,Genome Research,Plant Cell,PNAS,Genome Biology,New Phytologist,Molecular Plant,Molecular and Biological Evolution等一流學術雜誌上，作為第一作者論文17篇，作為通訊作者論文10篇，作為首席科學家之一發表的論文6篇，已被他引近萬次。兩篇論文進入ESI高被引論文千分之一，9篇進入高被引論文百分之一。
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