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我中心联合多家单位完成中双11号油菜基因组
发布时间 :2020-10-21    浏览:282



近日,基因组中心张亮生教授课题组在植物学领域国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为《A highquality Brassica napus genome reveals expansion of transposable elements, subgenome evolution and disease resistance》的研究论文。

 

该研究采用第三代PacBio测序技术结合染色体构象捕获(Hi-C)技术成功组装了异源四倍体甘蓝型油菜(AACC)的基因组序列,获得了染色体水平的高质量参考基因组序列,基于此揭示了多倍体甘蓝型油菜中的转座子扩增、亚基因组进化、和抗病基因在油菜驯化过程中的快速进化模式。本研究组装了半冬性甘蓝型油菜代表性品种 “中双11号”(以下简称“ZS11”)的高质量参考基因组,contig N50scaffold N50大小分别为 1.64 Mb53.2 Mb,总基因组大小约921.5 Mb,其中93.1%的基因组序列被锚定到19条染色体上。组装质量显著高于之前的基于二代测序技术组装的ZS11Darmor基因组。通过共线性比较和Hi-C热图评估,该参考基因组序列组装了许多之前未组装出来的序列,尤其是重复序列较为密集的区域,且清晰的定义了染色体的的中心粒区域(见下图)。通过对ZS11三代参考基因组中LTR-RTs重复序列分析发现,其扩增曲线呈现L型,从50万年至今保持较强扩增活性,基于插入时间以及和二倍体的共线性比较分析发现其中11.2%LTR-RTs为多倍化后在甘蓝型油菜中特异扩增,这些特异扩增的LTR-RTs倾向于分布在染色体着丝粒或近着丝粒区域。本研究运用严谨的鉴定流程系统而详尽的注释了NLR(核苷酸结合亮氨酸富重复)基因序列,共注释了597NLR基因,其中17.4%属于一种特殊的头对头排列的成对类型(head-to-head NLR gene pairs)。采用本研究获得的ZS11三代参考基因组,基于已发表的991份甘蓝型油菜重测序数据,鉴定了18,759,245SNPs(单核苷酸多态性),并在甘蓝型油菜的三个主要生态型 (春性、冬性和半冬性)中鉴定到大量基因组受选择区域(selective sweeps),其中部分NLR基因和NLR基因对存在于不同生态型的受选择区间,在油菜驯化过程中发生了快速的变异,可能是具有功能的抗病基因。该研究获得的高质量的ZS11油菜基因组为后续油菜基因组学相关研究如基因组进化、重要性状遗传定位、基因克隆和功能研究等提供了参考基因组序列,为油菜遗传育种和性状改良提供参考。



福建农林大学陈学群博士和中国农业科学院油料所童超波副研究员为该论文共同第一作者,浙江大学张亮生教授和中国农业科学院油料作物研究所刘胜毅研究员为论文共同通讯作者。参与部分工作的还有福建农林大学张兴坦副教授,研究生宋爱霞、董炜,油料所胡鸣,南京农业大学陈飞博士,扬州大学王幼平教授,华中农业大学涂金星教授。


原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13493