世界首個深紋核桃基因組測序成功

　　 日前，由中國科學院昆明植物研究所研究員、中國西南野生生物種質資源庫副主任李唯奇博士帶領的聯合研究團隊，與摩爾農莊生物科技開發公司、云南省林業科學院和基迪奧生物科技有限公司合作，完成了首個深紋核桃（Juglans sigillata D.）基因組測序。我國核桃栽培面積世界第一，云南的核桃栽培面積全國第一。這項研究標志著我國核桃產業的基礎研究進入分子生物學時代，為云南低緯度高原特色產業的創新發展奠定了堅實的科學基礎。

　　我國現有核桃屬植物8種，北方廣泛種植的是普通核桃（J. regia L.），云南種植的是深紋核桃（J. sigillata D.），也叫做云南核桃，是我國西南特有的物種，是一種綜合利用經濟價值極高的木本油料樹種。研究團隊從云南無量山國家級自然保護區的原始森林中，采集了深紋核桃野生祖先種的葉片，利用二代測序Solexa和三代測序PacBio結合的測序技術，完成了核桃的高質量全基因組測序以及精細圖譜組裝。拼接出深紋核桃基因組的5.78億（578M）個堿基，基因組覆蓋度達到93.3%，拼接Scaffold N50和Contig N50分別為1.31M和79.3K，GC含量為35.4%，重復序列為42.87%，雜合率約為0.24%，蛋白編碼基因約為2.9萬個。初步分析發現，核桃在其進化歷史中，分別在5700萬年前和1200萬年前發生過兩次大規模全基因組復制事件，并預測了4215個抗性相關的基因。

　　核桃具有很高的營養價值，在國外被稱為“益智果”，在國內享有“萬歲子”、“長壽果”等美稱。李唯奇研究團隊結合基因組、蛋白質組和脂質組的數據，對核桃仁營養保健的物質基礎進行了全新的探索。核桃可能產生86個已知功能的活性肽，其中包括抗真菌活性肽43個、抗細菌活性肽31個、抗病毒活性肽5個、抗癌細胞活性肽4個；一般認為植物蛋白大多為不完全蛋白，如谷物蛋白缺少賴氨酸、豆類蛋白往往缺少蛋氨酸。但是核桃仁中含有人體必須的全部氨基酸，且完全蛋白含量高達81%，高于大豆的完全蛋白含量；并且核桃超過30%的蛋白小于200個氨基酸，為短鏈蛋白質，更易被水解成為人體所需的功能活性肽；研究還發現，深紋核桃仁的亞油酸和亞麻酸比值在8左右，這個比值恰好居于嬰兒食品推薦的亞油酸和亞麻酸比值范圍5-15的中間。

　　核桃是胡桃科（Juglandaceae） 胡桃屬（Juglans）植物。胡桃科植物共有8屬，60余種，大多具有重要經濟價值。深紋核桃基因組圖譜的成功構建將對該科植物的研究提供重要的支撐。核桃基因組的研究，將會引領核桃產業鏈上各關鍵環節的科技創新。后續通過比較不同核桃品種的基因組信息，可以發現控制核桃殼厚薄、早產豐產、樹形高矮、抗逆等重要性狀的遺傳密碼，從而為核桃優良品種選育、保護和推廣提供強有力的工具；通過探明核桃營養保健功能的遺傳基礎，為核桃仁產品的精深開發和核桃營養學提供方法、指明方向；通過比較核桃的野生祖先種和栽培種的基因組信息，還可以探索我國各族人民開發利用核桃自然資源的文明歷史。