近日，中國(guó)熱科院生物所和品資所聯(lián)合福建農(nóng)林大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)等13家單位，繪制了木薯栽培品種SC205（華南205）高質(zhì)量參考基因組和單體型基因組圖譜，揭示了等位基因表達(dá)分化規(guī)律及其對(duì)木薯重要性狀的影響，以及基因組高雜合的進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力等重要科學(xué)問(wèn)題，為木薯遺傳改良奠定了重要理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在中科院JCR一區(qū)TOP期刊《Molecular Plant》（IF=12.08）。

 

　　木薯是世界重要的糧食作物和能源作物，為105個(gè)國(guó)家近10億人口提供碳水化合物來(lái)源。木薯基因組（2n = 36）具有高度雜合特征，使其成為研究等位基因分化的良好系統(tǒng)。目前，大多數(shù)參考基因組為單倍型鑲嵌組裝，限制了對(duì)基因組中等位基因變異的功能研究和育種利用。該研究針對(duì)木薯高雜合性的遺傳基礎(chǔ)及其進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力，依托中國(guó)熱科院熱帶生物組學(xué)大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，獲得了以下三方面研究結(jié)果：一是利用PacBio單分子測(cè)序和Hi-C技術(shù)繪制了木薯栽培品種SC205參考基因組圖譜，Scaffold N50 達(dá)到34.5 Mb，注釋了37923個(gè)基因，進(jìn)一步構(gòu)建了18對(duì)同源染色體高質(zhì)量單體型基因組圖譜，鑒定了24128個(gè)雙等位基因（Bialleles）；二是通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)雙等位基因間廣泛發(fā)生表達(dá)不平衡，且淀粉和蔗糖代謝途徑上的雙等位基因表現(xiàn)出顯著的表達(dá)分化；三是等位基因組進(jìn)化分析揭示了基因組快速進(jìn)化可能是木薯高雜合性形成的重要驅(qū)動(dòng)力，且基因組方向性選擇驅(qū)動(dòng)等位基因表達(dá)分化。該研究深化了對(duì)木薯雙等位基因變異遺傳基礎(chǔ)的理解，為利用雙等位基因創(chuàng)新木薯和其他高雜合作物育種策略提供了新見(jiàn)解。

 

　　該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以及中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的支持。研究論文題為“Allele-defined Genome Reveals Biallelic Differentiation during Cassava Evolution”。中國(guó)熱科院李開(kāi)綿研究員和福建農(nóng)林大學(xué)明瑞光教授為論文的共同通訊作者；中國(guó)熱科院生物所胡偉副研究員、紀(jì)長(zhǎng)綿助理研究員、丁澤紅副研究員，以及海南大學(xué)施海濤教授，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院梁哲研究員為論文的共同第一作者。

 

　　論文在線網(wǎng)址：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（21）00132-5