世界首个深纹核桃基因组测序成功

日前，由中国科学院昆明植物研究所研究员、中国西南野生生物种质资源库副主任李唯奇博士带领的联合研究团队，与摩尔农庄生物科技开发公司、云南省林业科学院和基迪奥生物科技有限公司合作，完成了首个深纹核桃（Juglans sigillata D.）基因组测序。我国核桃栽培面积世界第一，云南的核桃栽培面积全国第一。这项研究标志着我国核桃产业的基础研究进入分子生物学时代，为云南低纬度高原特色产业的创新发展奠定了坚实的科学基础。

我国现有核桃属植物8种，北方广泛种植的是普通核桃（J. regia L.），云南种植的是深纹核桃（J. sigillata D.），也叫做云南核桃，是我国西南特有的物种，是一种综合利用经济价值极高的木本油料树种。研究团队从云南无量山国家级自然保护区的原始森林中，采集了深纹核桃野生祖先种的叶片，利用二代测序Solexa和三代测序PacBio结合的测序技术，完成了核桃的高质量全基因组测序以及精细图谱组装。拼接出深纹核桃基因组的5.78亿（578M）个碱基，基因组覆盖度达到93.3%，拼接Scaffold N50和Contig N50分别为1.31M和79.3K，GC含量为35.4%，重复序列为42.87%，杂合率约为0.24%，蛋白编码基因约为2.9万个。初步分析发现，核桃在其进化历史中，分别在5700万年前和1200万年前发生过两次大规模全基因组复制事件，并预测了4215个抗性相关的基因。

核桃具有很高的营养价值，在国外被称为“益智果”，在国内享有“万岁子”、“长寿果”等美称。李唯奇研究团队结合基因组、蛋白质组和脂质组的数据，对核桃仁营养保健的物质基础进行了全新的探索。核桃可能产生86个已知功能的活性肽，其中包括抗真菌活性肽43个、抗细菌活性肽31个、抗病毒活性肽5个、抗癌细胞活性肽4个；一般认为植物蛋白大多为不完全蛋白，如谷物蛋白缺少赖氨酸、豆类蛋白往往缺少蛋氨酸。但是核桃仁中含有人体必须的全部氨基酸，且完全蛋白含量高达81%，高于大豆的完全蛋白含量；并且核桃超过30%的蛋白小于200个氨基酸，为短链蛋白质，更易被水解成为人体所需的功能活性肽；研究还发现，深纹核桃仁的亚油酸和亚麻酸比值在8左右，这个比值恰好居于婴儿食品推荐的亚油酸和亚麻酸比值范围5-15的中间。

核桃是胡桃科（Juglandaceae） 胡桃属（Juglans）植物。胡桃科植物共有8属，60余种，大多具有重要经济价值。深纹核桃基因组图谱的成功构建将对该科植物的研究提供重要的支撑。核桃基因组的研究，将会引领核桃产业链上各关键环节的科技创新。后续通过比较不同核桃品种的基因组信息，可以发现控制核桃壳厚薄、早产丰产、树形高矮、抗逆等重要性状的遗传密码，从而为核桃优良品种选育、保护和推广提供强有力的工具；通过探明核桃营养保健功能的遗传基础，为核桃仁产品的精深开发和核桃营养学提供方法、指明方向；通过比较核桃的野生祖先种和栽培种的基因组信息，还可以探索我国各族人民开发利用核桃自然资源的文明历史。