现在，同一个研究小组已经使用下一代测序技术对本塞姆氏烟草植物基因组中的所有基因进行解码。他们的发现提供了对植物如何进行这种嫁接的深入了解。他们的结果发表在《植物与细胞生理学》上。

 

本塞姆氏烟草的基因组结构一直是个谜。它的复杂基因组因杂交而出现，这意味着它的染色体来自两种植物。杂交事件发生在大约 1000 万年前的两个密切相关的植物物种之间：父本 Sylvestres 和母本 Tomentosae。更复杂的是，它通过几次杂交事件继续发展。

 

由于 N. benthamiana 等植物的基因组非常庞大，研究人员难以使用当前技术对其进行整体分析。因此，为了更有效地研究它，科学家们将它切成更小的片段进行测序，创建了所谓的 DNA 文库。对片段化的 DNA 文库进行下一代测序后获得的短序列称为读数。然后使用它们的重叠区域组装这些序列以创建更大的序列，称为重叠群。鉴于重叠群中碱基的顺序是已知的，此信息可用于连接重叠群以创建称为支架的更长序列。

 

尽管已经尝试通过将本塞姆氏烟草基因组碎片化为 141,000 个支架来对其进行分析，但其复杂的重复结构使得染色体结构不明确，分子遗传学分析困难重重。就像拼图一样，比起由 141,000 块拼图组成的拼图，更容易想象由几块拼图拼成的拼图。

 

“N. benthamiana 具有复杂的基因组结构。由于其复杂性，只有片段的 DNA 信息是已知的，这是遗传研究的障碍，”该研究的第一作者 Michitaka Notaguchi 副教授解释道。“很多事情都是未知的，包括基因之间的状态和基因表达调控区域的序列信息，这对进一步的遗传分析构成了障碍。”

由名古屋大学生物科学与生物技术研究中心的特任讲师黑谷健一和野田口领导的研究小组与国立遗传学研究所大规模遗传信息实验室和 Kazusa DNA 研究所合作，对基因组进行了测序。大多数 N. benthamiana 基因组。使用最新的下一代测序技术，研究人员在染色体水平上尽可能仔细地观察。这使他们能够比以往任何时候都更深入地了解该物种的遗传历史。

 

研究人员实现了对全基因组 95.6% 的测序，并能够实现 1,668 个支架，比之前的研究要少得多，这使得“拼图游戏”的构建变得更加容易。在这些支架中，有 21 个较大的支架有整条染色体那么大。

 

N. benthamiana 被发现具有杂交亲本物种的基因组序列的复杂混合物。基因组序列如此相互关联，以至于无法清楚地区分它们，这表明杂交的古老起源。他们估计 N. benthamiana 和相关的 N. tabacum 可能在 3 到 700 万年前转移。

 

“这项研究通过提供有关基因表达调控区域序列、染色体连锁和基因数量的最新信息，极大地促进了本塞姆氏烟草的遗传分析。这些信息一直缺乏，”Kurotani 解释说。

 

“这种基因组解码将促进基因组编辑技术的应用，有望在未来用于植物研究。它应该加快植物科学研究以及开发更有效的利用方法。 N. benthamiana及其独特的嫁接能力。现在通过基因组测序揭示了所有信息，更容易将本塞姆氏烟草作为研究对象。”

编辑：付鹏

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