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科学家解读了世界上最坚韧的豆子的DNA秘密

加州大学河滨分校的科学家已经解码了黑眼豆的基因组,为地球不断扩大的人口提供了希望,尤其是在气候变化的情况下。

了解导致豌豆干旱和耐热性的基因最终可能有助于使其他作物变得更加艰难。

黑眼豆是一种带有黑色中段的小豆。几个世纪以来,由于它们的环境韧性和特殊的营养品质,如高蛋白和低脂肪,它们已成为全球膳食主食。在撒哈拉以南非洲,它们仍然是人类饮食中最重要的蛋白质来源。

科学家解读了世界上最坚韧的豆子的DNA秘密

基因组是遗传密码的完整集合,可以确定疾病的颜色,高度和易感性等特征。所有基因组都包含高度重复的DNA序列,UCR计算机科学教授和项目联合负责人Stefano Lonardi将其比作“数十万个相同的拼图块”。

Lonardi描述了弄清楚拼图游戏序列如何组合在一起的过程,因为它具有“计算上的挑战性”。为了做到这一点,Lonardi的团队使用不同的软件工具和参数多次组装基因组。然后他们创建了新的软件,能够将这些不同的基因组解决方案合并为一个完整的图片。

随着这个项目的成功,黑眼豆豌豆加入了少数其他基因组已完全测序的主要作物。该团队在该项目上的工作发表在6月份的 The Plant Journal上,作为封面故事,Lonardi的免费软件可以 在线下载。

对黑眼豆(一种豆科植物,也称豇豆)的研究始于40多年前的加州大学河滨分校。但是豇豆在里弗赛德的存在比大学早了大约200年。

UCR植物学和植物科学教授,项目联合负责人Timothy Close说:“自殖民时代早期以来,豇豆一直在这里支持人们。” “很高兴我们把这种植物带来了如此多的地方历史,直到最先进的科学研究。”

这是豇豆的第一个高质量参考基因组。它的工作始于三年前,主要得益于美国国家科学基金会(NSF)提供的160万美元赠款。另外500,000美元的NSF拨款也支持计算工作。

项目复杂性的线索是研究团队的规模。除了Close和Lonardi之外,团队中的许多其他UCR科学家还包括MaríaMuñoz-Amatrían,Qihua Liang,Steve Wanamaker,Sassoum Lo,Hind Alhakami,Rachid Ounit,Philip Roberts,Jansen Santos,Arsenio Ndeve和Abid Md.Hasan 。美国境内的其他团队成员来自加州大学戴维斯分校,加利福尼亚能源部联合基因组研究所,新墨西哥州国家基因组资源中心和爱荷华州的美国农业部。国际团队成员来自芬兰,法国,巴西和捷克共和国。

与人类一样,个体豇豆之间也存在差异。了解哪些基因对个体的品质负责,如颜色,大小或病原体抗性,将有助于育种者开发出能够更好地抵御外部挑战的新品种。

“拥有基因组序列有助于科学家决定选择亲本植物进行杂交,以产生他们想要的后代,”Close说。

科学家现在试图理解的豇豆特征之一是其从干旱胁迫中恢复的显着能力。

“我们正试图弄清楚为什么豇豆能够适应恶劣条件,”Close说。“当我们进入一个农业用水较少的世界时,重要的是利用这种能力并扩大其能力,从豇豆中引领,引导其他易受气候变化影响的作物的改良。”

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