客观日本

解析洋葱遗传信息,用于增加营养成分等品种改良

2021年10月12日 生物医药

破译作为生物设计图的完整遗传信息(基因组)的技术在不断进步,很多生物的基因组都被破译出来了。与小麦和大豆等同为重要植物的洋葱也受到了关注,但其基因组非常庞大,因此破译工作进展缓慢。日本山口大学和东北大学等与荷兰瓦赫宁恩大学合作推进了研究,2021年终于完成了第一张显示标记基因位置的基因图谱。

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为破译基因序列,从洋葱中提取样本(图片由山口大学执行教授提供)

洋葱有8条染色体,其中包含约160亿个构成遗传信息的碱基分子,远远高于稻米的约3亿9000万个和玉米的约23亿个。即使是能大量复制基因片段并用计算机将其连接在一起的最新破译技术也无法轻易完成破译。

拥有约30亿个碱基的人类基因组在国际社会的共同努力下,历时13年、耗资约30亿美元于2003年完成破译。而洋葱的基因组一直在由志愿者组成的研究团队在四处申请预算的情况下进行破译。

项目概要
名称 洋葱的高密度基因图谱绘制
概要 破译洋葱的遗传信息,绘制显示哪种基因位于8条染色体的哪个位置的基因图谱。调查基因的功能,应用于旨在提高抗病性和营养成分的品种改良。
时间 2014~2022年度
预算 约2000万日元(仅测序工作)
参与机构  山口大学、东北大学、Kazusa DNA研究所、农业食品产业技术综合研究机构、东京农业大学

专业研究葱和洋葱的品种改良及育种的山口大学教授执行正义建立了调查洋葱基因功能的实验模型。通过仅将洋葱的一种染色体导入大葱中,可以调查大葱发生的变化。例如,导入了洋葱1号染色体的大葱富含维生素C。由此可以推测,参与维生素C合成的基因就位于该染色体中。另外还发现,3号染色体中有负责增加长度的基因,7号染色体中有负责使叶子分支的基因。

瓦赫宁恩大学也破译洋葱的基因组,绘制了基因图谱。不过,只完成了洋葱5万~6万个基因中的200~300个基因的绘制。执行教授认为:“与瓦赫宁恩大学联手可以绘制精确的基因图谱,有助于将来破译基因组”,因此从2000年前后开始与该校合作。2021年发布的基因图谱明确了约4400个基因的位置。

执行教授充满期待地表示:“洋葱是有益健康的食材。希望能利用遗传信息进行改良,使其更容易生长,并增加营养成分”。

日文:永田好生、《日本经济新闻》,2021/09/27
中文:JST客观日本编辑部