Christian Bachem

绘制马铃薯基因组图谱

荷兰瓦赫宁根大学植物科学系的Christian Bachem是国际马铃薯基因组测序协会(PGSC)的协调员,该协会是一个争取在2010年年底之前揭示出一整套马铃薯DNA序列的国际研究网络。

基因组测序为何如此重要?

“栽培马铃薯就是我们所说的一种高度杂合的,自交不亲和的异花授粉品种 - 在实践中,这一特性使它不可能生产真正的育种品系,因此遗传改良是一个复杂而漫长的过程。据我们估计,基因组确定的基因编码远远超过40000个。问题是,这些基因并非简单地存在于在基因簇中。我们的目标是通过分解完整的DNA序列,来确定和识别基因编码的重要特性,如抗病性,以及营养特性,如淀粉品质、蛋白质和维生素含量。基因组测序将提供分子标记,育种者可利用它们来提高其育种计划的效率和速度。从长期来讲,完整的基因序列将成为了解生物过程背后复杂性状,如产量和品质的基础。”

我们已经掌握了哪些有关马铃薯基因组的知识?

“马铃薯有12条染色体,每条含有7000万个碱基对,相当于人类基因组的四分之一。我们估计,完整序列的大小为840 Mbp [百万碱基对],这意味着8.4亿个核苷酸以特定的顺序排列,形成了马铃薯的染色体。”

国际马铃薯基因组测序协会是怎样组成的?

“该协会包括得到国家支持的科学研究机构,它们来自阿根廷、巴西、中国、智利、印度、爱尔兰、荷兰、新西兰、波兰、秘鲁、俄罗斯、英国和美国。每个国家合作伙伴将至少对一个染色体的三分之一进行测序,而每个染色体被分配给一个或更多的国家。”

你采用什么办法对马铃薯基因组进行测序?

“对含有超过8亿个碱基对的DNA代码进行绘图是一项艰巨的技术和生物信息学方面的挑战。在瓦赫宁根的植物育种实验室里,我们正在利用一种新方法,对被称为“细菌人工染色体”的大块马铃薯基因组DNA库进行测绘和配对,而这种细菌人工染色体(BACs)是平均为12万个核苷酸的整个基因组的一种很小和易于处理的部分。所使用的技术包括利用分子DNA标记,首先创建一个超高密度的马铃薯基因组遗传图谱。然后可以利用DNA标记与一个已知的遗传定位来识别重叠的细菌人工染色体群体,形成的物理图谱。”

国际马铃薯基因组测序协会(PGSC)项目的现状如何?

“我们目前正在将马铃薯细菌人工染色体库整合为一个物理和遗传锚定的图谱,这将使协会的伙伴能够对有关的染色体区段进行测序。大部分的合作伙伴已经能够为分配给他们的染色体测序筹集经费,并在大多数情况下建立了测序设施。目前PGSC努力实施的一项重要倡议是与已经确定了在技术知识方面存在具体差距的国家开展一项合作培训计划。通过这种合作,青年科学家们将来我们的设施进行生物信息学等方面的培训。已经与中国和巴西做出此类安排,而且正在与其他协会成员进行磋商。”

整个项目的费用是多少?

“人类基因组的测序是在2003年实现的,共耗资约8亿美元。从那时以来,测序费用已大幅减少。据我们估计,马铃薯基因组测序的费用总额将在2500万欧元左右。可能将需要同样数量的资金,用于弥补差距和开展基因组的组装和注释所需的生物信息学研究。因此可能需要在全球范围筹集约5000万欧元。”

PGSC关于共享基因组数据的政策是什么?

“我们推行开放的信息政策。所有数据可在协会伙伴和广大科学界之间免费共享。为质量管理目的,马铃薯基因组序列数据在协会内部进行为期6个月的共享,之后,它将被作为核苷酸的普通文本文档公布在公共领域中。”