近日，蔬菜研究所以第一單位在Molecular Plant（IF=21.949；1區Top期刊）上發表題為“The gap-free potato genome assembly reveals large tandem gene clusters of agronomical importance in highly repeated genomic regions”的研究論文。該研究報道了馬鈴薯單倍型DM端粒到端粒（T2T）的基因組完成圖，并在之前基因組未能完整組裝的高度重復序列區域中，發現了調控重要農藝性狀的大量串聯復制的基因簇。
同源四倍體遺傳和高度雜合性使得馬鈴薯遺傳育種研究異常困難，高質量的參考基因組是馬鈴薯遺傳育種研究的重要基礎。Gap-free基因組是基因組組裝的最終目標，是深入研究著絲粒、富含轉座因子和重復片段等序列區域的獨特基因和變異的基礎。本研究利用Nanopore ONT Ultra-long reads和Hi-C掛載，結合多種gap closing方法，獲得了包含24個端粒和12個著絲粒完整序列的馬鈴薯單倍型DM的T2T基因組完成圖。進一步研究發現，在原來基因組未填補的gap中存在高度串聯重復的調控馬鈴薯重要農藝性狀的基因簇，包括patatin、TPS、Cupin等。其中塊莖儲藏蛋白patatin基因在馬鈴薯基因組中特異性多拷貝大量擴增和功能進化，且在塊莖中特異性高表達，在馬鈴薯塊莖形成和作物馴化中發揮了關鍵作用，提示了通過調控單個或少量關鍵基因的拷貝數/絕對劑量來進行作物改良的潛在可行性。本研究將促進我們對基因組中高度重復序列區域或高重復結構的重視和認識，對于推動馬鈴薯及茄科其他作物遺傳育種研究的快速發展具有重要意義。
我院蔬菜研究所副研究員楊曉慧和中國農科院蔬菜花卉研究所博士生張令奎為本文第一作者，中國農科院蔬菜花卉研究所李廣存研究員和程鋒研究員為通訊作者。中國熱帶農業科學院和中國農業科學院深圳農業基因組研究所的黃三文研究員對該研究進行了指導，山東省農業科學院蔬菜所董道峰研究員參與了部分工作。該研究得到了國家自然科學基金、山東省農業良種工程、國家馬鈴薯產業技術體系、中央級公益性科研院所基本科研業務費專項、中國農業科學院科技創新工程等項目的支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222004452
日期：2023-02-20
同源四倍體遺傳和高度雜合性使得馬鈴薯遺傳育種研究異常困難，高質量的參考基因組是馬鈴薯遺傳育種研究的重要基礎。Gap-free基因組是基因組組裝的最終目標，是深入研究著絲粒、富含轉座因子和重復片段等序列區域的獨特基因和變異的基礎。本研究利用Nanopore ONT Ultra-long reads和Hi-C掛載，結合多種gap closing方法，獲得了包含24個端粒和12個著絲粒完整序列的馬鈴薯單倍型DM的T2T基因組完成圖。進一步研究發現，在原來基因組未填補的gap中存在高度串聯重復的調控馬鈴薯重要農藝性狀的基因簇，包括patatin、TPS、Cupin等。其中塊莖儲藏蛋白patatin基因在馬鈴薯基因組中特異性多拷貝大量擴增和功能進化，且在塊莖中特異性高表達，在馬鈴薯塊莖形成和作物馴化中發揮了關鍵作用，提示了通過調控單個或少量關鍵基因的拷貝數/絕對劑量來進行作物改良的潛在可行性。本研究將促進我們對基因組中高度重復序列區域或高重復結構的重視和認識，對于推動馬鈴薯及茄科其他作物遺傳育種研究的快速發展具有重要意義。
我院蔬菜研究所副研究員楊曉慧和中國農科院蔬菜花卉研究所博士生張令奎為本文第一作者，中國農科院蔬菜花卉研究所李廣存研究員和程鋒研究員為通訊作者。中國熱帶農業科學院和中國農業科學院深圳農業基因組研究所的黃三文研究員對該研究進行了指導，山東省農業科學院蔬菜所董道峰研究員參與了部分工作。該研究得到了國家自然科學基金、山東省農業良種工程、國家馬鈴薯產業技術體系、中央級公益性科研院所基本科研業務費專項、中國農業科學院科技創新工程等項目的支持。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222004452
日期：2023-02-20
