將DNA片段排列成科學(xué)家可以解釋的基因組序列是一個(gè)經(jīng)常與組裝拼圖相比的挑戰(zhàn)，除了沒有框提供圖片甚至應(yīng)該是什么的概念。有時(shí)，可以使用來自相關(guān)生物體的其他可公開獲得的DNA序列來指導(dǎo)裝配過程，但其有用性取決于任何兩個(gè)序列彼此之間的密切關(guān)系。例如，參考基因組可能與正在組裝的參考基因組距離很遠(yuǎn)，這類似于將Model-T與現(xiàn)代混合動(dòng)力汽車進(jìn)行比較。

對于對柳枝稷感興趣的研究人員，美國能源部(DOE)正在研究作為未來生物燃料原料的多年生草，組裝植物基因組構(gòu)成了比平常更復(fù)雜的難題，因?yàn)樗卸鄠€(gè)染色體拷貝。美國能源部聯(lián)合基因組研究所(JGI)在國際合作伙伴關(guān)系中，包括美國能源部生物能源科學(xué)中心(BESC)和DOE聯(lián)合生物能源研究所(JBEI)，這三個(gè)DOE生物能源研究中心中的兩個(gè)，對相關(guān)候選生物能源的植物基因組進(jìn)行了測序高粱和模型草短柄草等作物。這兩種植物都被用作柳枝稷的參考，但是高粱最后與超過2000萬年前的柳枝稷共有一個(gè)共同的祖先，而短柄草則是最后一個(gè)共有一個(gè)共同的祖先與柳枝稷超過5000萬年前。更接近的柳枝稷(Setaria italica)的基因組在2012年5月13日版的Nature Biotechnology中有所描述。所有三種基因組以及DOE JGI測序的其他植物的基因組均可在www.phytozome.net上公開獲取。

“我們并不認(rèn)為狗尾草本身就是一種生物燃料作物，而是因?yàn)樗幕蚪M在結(jié)構(gòu)上非常接近柳枝稷，因此它是一個(gè)信息非常豐富的模型，”BESC研究員，該研究的共同第一作者，教授，Jeff Bennetzen說。佐治亞大學(xué)。他最初提出DOE JGI序列是2008年社區(qū)測序計(jì)劃下的谷子基因組。

研究生物能源應(yīng)用草的挑戰(zhàn)之一是它們通常具有較長的生命周期和復(fù)雜的基因組。HudsonAlpha生物技術(shù)研究所DOE JGI工廠項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jeremy Schmutz指出，谷子谷有一些優(yōu)勢作為模型。它是一個(gè)緊湊的基因組，大小約為5億個(gè)堿基，并且可以在短短幾個(gè)月內(nèi)在小空間內(nèi)種植大量的基因組。

Schmutz表示，大約80%的谷子基因組已經(jīng)使用久經(jīng)考驗(yàn)的Sanger測序平臺(tái)和超過95%的基因空間 - 基因組的功能區(qū)域進(jìn)行組裝。“ Setaria基因組是一個(gè)高質(zhì)量的參考基因組，”他說。“如果你想進(jìn)行需要了解所有基因以及它們?nèi)绾蜗嗷ザㄎ坏墓δ苎芯?，那就使用這個(gè)基因組。”

一個(gè)這樣的研究領(lǐng)域是適應(yīng)。由于它遍布世界各地，因此 狗尾草被認(rèn)為是學(xué)習(xí)草在各種環(huán)境條件下如何適應(yīng)和繁殖的良好模型。此外，它似乎獨(dú)立地進(jìn)化出光合作用的途徑，與玉米和高粱使用的途徑是分開的。“通過對狗尾草基因組的測序，”研究小組在他們的論文中指出，“進(jìn)化遺傳學(xué)家現(xiàn)在有一種年度，溫帶，C4，抗旱和耐寒的草，它們可以與其他已經(jīng)或尚未植物的植物進(jìn)行全面比較進(jìn)化這些適應(yīng)性。“C4植物的特點(diǎn)是它們在高光強(qiáng)和高溫下比C3植物更快地進(jìn)行光合作用。

Schmutz還指出，狗尾草基因組是實(shí)驗(yàn)室中用于研究柳枝稷特征(如細(xì)胞壁形成)的良好實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｗ鳛锽ESC的成員，Bennetzen解釋了如何使用狗尾草基因組可以幫助他的團(tuán)隊(duì)的一個(gè)生物能源項(xiàng)目：“生物燃料生產(chǎn)的最大成本和瓶頸是將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為單糖。我們正在研究與減少頑固性(即更容易獲取糖)相關(guān)的特征，并尋找改變細(xì)胞壁組成的變異。如果它在Setaria中有效，那么同樣的方法將適用于柳枝稷。“

對于研究的合著者和唐納德丹福斯植物中心可再生燃料企業(yè)研究所所長Tom Brutnell來說，狗尾草基因組是他自己研究興趣的起點(diǎn)。“現(xiàn)在我們已經(jīng)擁有了基因組序列，我們可以開始為狗尾草開發(fā)遺傳工具。”他在DOE JGI 2012年社區(qū)測序計(jì)劃下提出的建議建立了兩個(gè)狗尾草基因組的可用性，即狐尾粟及其野生祖先綠色谷子(S. viridis)，這也在論文中描述。“我們真正想要的是用于恐慌草的擬南芥，”他說，指的是許多研究人員使用的無處不在的植物模型。“綠色狗尾草比谷子小 - 當(dāng)它只有六英寸高時(shí)，我們可以開花，你可以在六到八周內(nèi)從種子到種子。相比之下，狐尾粟是一種適宜的作物，因此它更高，具有四個(gè)月的更長的發(fā)育時(shí)間，并且沒有人真正開發(fā)出有效的轉(zhuǎn)化方法。我們與DOE JGI的項(xiàng)目使我們能夠利用狗尾草基因組來快速跟蹤S. viridis作為模型遺傳系統(tǒng)。“

加州大學(xué)伯克利分校研究植物比較基因組學(xué)的研究員Michael Freeling說，狗尾草基因組“增加了'草作為單一遺傳系統(tǒng)'的力量，而植物生物學(xué)界很幸運(yùn)，DOE聯(lián)合基因組研究所已完成其草案序列。“他補(bǔ)充說，狐尾粟在草系統(tǒng)發(fā)育樹中的位置至關(guān)重要。“遠(yuǎn)離水稻足夠遠(yuǎn)，以確保無功能序列已隨機(jī)化，但目前尚未發(fā)現(xiàn)小的保守調(diào)控位點(diǎn)無法識(shí)別。作為莊稼高粱和玉米的姐妹部落，狗尾草是一個(gè)特別有價(jià)值的外群。此外，狗尾草嵌套在草叢中，C3和C4的光合作用似乎幾乎可以互換，因此有望進(jìn)行洞察。C4光合作用具有獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)，包括著名的束鞘，特別有效。狗尾草現(xiàn)在是其部落所有其他成員的典范，包括柳枝稷。“