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作者 彭佳师

基因组是指生物体所有遗传物质的总和。20世纪50年代，科学研究已经证实DNA（脱氧核糖核酸）是生命的遗传物质（注：有些病毒的遗传物质是RNA，即核糖核酸），并解析了DNA的双螺旋结构，生命科学进入分子生物学时代。作为遗传信息的载体，DNA序列信息的解析对于深入研究物种的生命规律具有根本性意义。本世纪初，随着人类基因组计划的完成，生命科学进入后基因组时代。测序技术在不断进步，完成全基因组测序的物种数量急剧增加。

槟榔（Areca catechu L.）为棕榈科槟榔属植物。在2021年上半年之前已有多种棕榈科植物的基因组被测序，如椰子（Cocos nucifera L.）[1]、海枣（Phoenix dactylifera L.）[2, 3]、油棕（Elaeis guineensis Jacq.）[4]等，但是在东南亚地区广泛种植的槟榔树的基因组却仍未测序，极大地限制了槟榔的基础研究和遗传改良。

2021年6月，中国热带农业科学院椰子研究所和华大基因联合发布了‘热研1号’槟榔染色体水平的参考基因组，相关成果发表在国际期刊Molecular Ecology Resources（分子生态资源）[5]。槟榔基因组大小约为2.51Gb（即25.1亿个碱基对），预测有31571个蛋白质编码基因。相比而言，人类基因组大小约为3.05Gb，水稻基因组大小约为0.466Gb。槟榔与椰子、油棕等近亲植物大约在5000万年前分化开来（图1）。测序结果中还有不少有趣的发现，比如槟榔的基因组是目前已测序的棕榈科植物中最大的，分别比椰子、油棕的基因组大7.0%、43.9%。槟榔中多数呈现扩张的基因家族都富集在参与槟榔碱、黄酮类、花青素、单萜类等合成的通路，这也与槟榔果中富含各种次生代谢产物的现象相符合。

图1 基于基因组分析的槟榔与其他物种的进化关系[5]

‘热研1号’槟榔基因组的测序完成为槟榔的基础研究，包括抗病、优质、高产的相关功能基因挖掘，以及相关重要品质（如纤维硬度、槟榔碱等次生代谢产物等）的形成机理解析奠定了基础，同时可为槟榔遗传改良的分子设计和育种实践提供重要的参考。

参考文献：

[1] Xiao Y, et al. (2017). The genome draft of coconut (Cocos nucifera). GigaScience, 6: 1–11

[2] Al-Dous EK, et al. (2011). De novo genome sequencing and comparative genomics of date palm (Phoenix dactylifera). Nature Biotechnology, 29: 521–527.

[3] Al-Mssallem IS, et al. (2013). Genome sequence of the date palm Phoenix dactylifera L. Nature Communications, 4: 2274

[4] Singh R, et al. (2013). Oil palm genome sequence reveals divergence of interfertile species in old and new worlds. Nature, 500: 335–339.

[5] Yang YD, et al. (2021). Chromosome-scale genome assembly of areca palm (Areca catechu). Molecular Ecology Resources, 21: 2504-2519