泛基因组学在植物中的应用研究进展

王灿，王艳芳，张应华，许俊强*

(1.云南农业大学 云南省滇台特色农业产业化工程研究中心，云南 昆明 650201；2.云南省文山州农业科学院，云南 文山663000)

1995年，第一株流感嗜血杆菌(HaemophilusinfluenzaeRd KW20)全完整基因组基因测序图谱并组装[1]，由此，细菌全基因组测序开始兴起.随后，詹氏甲烧球菌(Methanoccusjannaschii)[2]、大肠杆菌K-12(EscherichiacoliK-12)[3]等细菌的全基因组相继被测序.2005年，微生物泛基因组概念[4](Pan-genome)由Tettelin提出.泛基因组研究不仅可以全面对某一物种内遗传多样性进行研究分析，而且可以探究不同个体间的进化关系[5-6].在微生物方面还可以对菌种进化、适应性及群体结构进行研究分析，同时，在重要毒力因子发现、新疫苗设计等方面也有巨大的挖掘潜力和应用价值[7-9].2009年，Li等[10]初次采用全新基因组组装方法对多个人类个体基因组进行拼接，发现了个体中独有的DNA序列和功能基因，并首次提出了“人类泛基因组”的概念；2013年泛基因组测序开始应用于动植物研究领域，目前泛基因组研究中已涉及细菌、真菌、病毒、动物、植物、人类等.因此，泛基因组学越来越成为研究的热点.

1 泛基因组学基本概念

泛基因组是对某一物种全部基因的总称，由核心基因组、非必须基因组及特异性基因组组成[11-12].核心基因组指在所有株系中都存在的基因[13]；非必须基因组是指仅在部分株系中存在的基因[5，14]；特异性基因组指仅在某一个株系存在的基因[15-16]，如图1所示.

图1 泛基因组组成Fig.1 Pan-genome composition

核心基因组中大多数是必须基因和信息基因，由所有样本中共同拥有的序列组成，一般与物种生物学功能和主要表型特征相关，负责该物种基本生物学功能和主要的表型特征，如核孔的调节转运、基因的复制、转录和翻译，反映了物种的稳定性[13，17-18]；……