近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所蔬菜分子設(shè)計(jì)育種團(tuán)隊(duì)和辣椒育種團(tuán)隊(duì)聯(lián)合構(gòu)建了辣椒基因組的高質(zhì)量完成圖，相關(guān)成果以“The Gap-free Genome of Pepper Reveals the Transposable Element-driven Expansion and Rapid Evolution of Pericentromeres”為題發(fā)表在《植物通訊 （Plant Communications）》上。

 

　　辣椒（Capsicum annuum L.）是全球范圍內(nèi)廣泛種植的蔬菜作物和調(diào)味品。辣椒基因組超過3 Gb，是其他常見茄科蔬菜如番茄、馬鈴薯基因組的3至4倍，基因組高度復(fù)雜。一年生辣椒栽培種“遵辣1號(hào)”（Zunla-1）于2014年完成了全基因組草圖（V2.0），是辣椒研究最常用的兩個(gè)參考基因組之一。但受限于當(dāng)時(shí)的測(cè)序技術(shù)，Zunla-1_V2.0基因組的連續(xù)性和完成度較低。

 

　　該研究利用HiFi、Ultra-long和Hi-C等測(cè)序技術(shù)組裝了Zunla-1基因組，大小為3.08 Gb，contig N50 為167.63 Mb，成功獲得了完整無間隙（gap-free）、從端粒到端粒（T2T）的辣椒Zunla-1_v3.0基因組?；蚪M重復(fù)序列比例約為84%，共注釋到39,068個(gè)基因，并鑒定了大量抗病基因簇。辣椒著絲粒不具備典型衛(wèi)星序列，根據(jù)著絲粒特異性三維互作模式，成功鑒定了全部12個(gè)著絲粒。結(jié)合序列、表觀和三維基因組學(xué)等特征，將染色體劃分為端粒區(qū)、臂區(qū)、近著絲粒區(qū)和著絲粒區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒的近著絲粒區(qū)域顯著膨大，基因稀疏且富集Gypsy逆轉(zhuǎn)座子，而Copia逆轉(zhuǎn)座子則相對(duì)富集在臂區(qū)，這種差異性分布可能與其表觀修飾模式相關(guān)。此外，近著絲粒區(qū)在物種間和物種內(nèi)的差異都較其他區(qū)域更大，提示了重復(fù)序列導(dǎo)致的辣椒近著絲粒的膨大，促進(jìn)了該區(qū)域的高可變性。該研究公布的辣椒參考基因組 Zunla-1_v3.0，相比先前版本質(zhì)量顯著提升，將為今后的辣椒功能基因組學(xué)研究與分子育種等提供高效支撐（http://www.bioinformaticslab.cn/Pepperbase/）

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張亢研究員、博士研究生王翔、陳姝敏副研究員為論文的共同第一作者，程鋒研究員和王立浩研究員為論文的共同通訊作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所阮玨研究員參與了項(xiàng)目研究。該研究得到了蔬菜生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程與基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346224005935