Plant Communications | 华中农大张建伟课题组构建大豆品种Jack完整参考基因组

2023年11月14日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室张建伟教授课题组与亚利桑那大学BIO5研究所Monica A. Schmidt副教授课题组联合完成构建大豆品种Jack的完整参考基因组，成果以“A complete reference genome for the soybean cv. Jack”为题发表于《植物通讯(Plant Communications)》。

本研究成功组装了大豆品种Jack的完整参考基因组，其包含全部20条端粒到端粒(T2T)染色体序列。研究人员提出了包含5个关键步骤的组装策略，从测序数据出发获得完整基因组，发现并验证了10号染色体上过去研究中未曾报道的超长三联体重复序列(图1)，展示了337个以前未解决的基因。

图1. 大豆Jack和WM82基因组共线性分析。（A）Jack完整基因组与WM82（Wm82.a4.v1）全基因组比较。WM82基因组（上）20条染色体与Jack基因组（下）进行共线性比较：红色片段表示在WM82中Gap的位置；蓝线表示倒位/易位区域；灰色表示同源区域；深蓝色表示与Wm82.a4.v1注释相比，Jack中新注释的16,914个基因；紫色半圆表示端粒；收缩绿色区域代表着丝粒区域。（B）FISH结果显示Jack第10号染色体上的长三联体重复。（C）FISH结果显示Jack基因组中两个主要GFP插入位点。（D）PCR验证一个小插入事件（SI1），结果从左到右分别为Jack(WT)，GFP-Jack(本基因组)和WM82。（E）Jack和WM82之间同源基因。（F）Jack新注释基因的GO富集结果。

利用大豆完整参考基因组，作者对基因组复杂区域进行解析，发现了222个位于着丝粒区域的基因以及23个位于端粒区的基因。通过与现有大豆参考基因组WM82，WM82-NJAU，JD17和ZH13的比较，确定了品种之间不同的结构变异。通过验证Jack与WM82之间存在小片段的插入/删除（InDel）事件，进一步证实了该基因组的组装准确性，并发现一个由小片段序列插入导致的蛋白结构差异的基因GmJack15g02718000。

本研究在大豆Jack完整基因组中注释出63,703个基因，266,033个转座元件（TEs），发现了位于13号和19号染色体的两个rRNA富集区域。通过与大豆WM82参考基因组Wm82.a4.v1的重注释结果相比，解析出3,247个Jack特有基因；而与近期释放的WM82-NJAU基因组重注释结果比，则解析出2,710个Jack特有基因。

根据联合国粮食及农业组织的统计数据，当前全球有24亿人正面临着粮食危机。大豆因其富含可食用蛋白质和植物油而成为一种具有全球市场需求的商品，在满足未来粮食/饲料需求方面发挥着重要作用。因此，该完整基因组的发布将为解决当前和未来农业问题提供又一新的基因组信息资源。

华中农业大学博士研究生黄臆丞为论文第一作者，张建伟教授和美国亚利桑那大学Monica A. Schmidt副教授为共同通讯作者。本研究受到美国食品与农业国家研究所经费、华中农业大学启动费等资助，以及作物遗传改良全国重点实验室生物信息计算平台的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100765

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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