三代測(cè)序技術(shù)成功完成紅花油茶基因組高質(zhì)量染色體組裝

油茶是全球四大類油用樹種之一，一般是指山茶屬植物中種子含油量高的幾種油茶樹的總稱，是我國(guó)最重要的木本油料植物。從其種子中提取的山茶油(茶油)富含不飽和脂肪酸和多種有益于人類健康的次級(jí)代謝物，被稱為“東方橄欖油”。油茶基因組較大且主栽品種常為多倍體，對(duì)重要經(jīng)濟(jì)性狀的形成及分子調(diào)控機(jī)制缺乏分子生物學(xué)基礎(chǔ)平臺(tái)，限制了分子育種進(jìn)程，亟待可參考的基因組信息。

浙江紅山茶(紅花油茶)作為中國(guó)油茶主栽種之一，因其果實(shí)成熟期短、采收容易，種子含油量高、茶油品質(zhì)優(yōu)(高油酸及油脂富含角鯊烯等三萜化合物)，在油茶中具突出地位。其在油茶類物種中為穩(wěn)定的二倍體(2n=30)、雜合度相對(duì)較低(1.75%)，可作為油茶研究的理想模式種。

近日，《園藝研究》(Horticulture Research)在線發(fā)表了南京林業(yè)大學(xué)與江西省林業(yè)科學(xué)研究院合作完成的研究論文，研究者對(duì)紅花油茶進(jìn)行了染色體水平的基因組組裝和注釋，并較為系統(tǒng)地繪制了茶油的生物合成途徑及其基因簇，為紅花油茶“春華秋實(shí)”的生殖生物學(xué)研究、茶油產(chǎn)量與品質(zhì)性狀改良提供了重要基礎(chǔ)。

該研究運(yùn)用三代測(cè)序技術(shù)PacBio HiFi并輔助Hi-C染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)成功完成了紅花油茶基因組高質(zhì)量染色體級(jí)別組裝，組裝基因組2.73 Gb scaffold N50高達(dá)185.30 Mb;紅花油茶基因組中重復(fù)序列約2.16 Gb，占基因組的79.09%，結(jié)合從頭預(yù)測(cè)、同源蛋白信息以及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)共注釋了64,608個(gè)高可信度基因。

基于組裝獲得的全基因組信息與高通量轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，該研究較為系統(tǒng)的繪制了茶油不飽和脂肪酸與三萜類活性成分的生物合成途徑及其基因簇。紅花油茶基因組中三萜類生物合成的基因家族發(fā)生了顯著性擴(kuò)張，其萜烯合成酶基因成簇分布。該研究工作為山茶屬基因組的適應(yīng)性進(jìn)化與油茶籽油脂代謝提供了新的見(jiàn)解，為油茶遺傳改良奠定了重要的理論基礎(chǔ)。

論文共同通訊作者為南京林業(yè)大學(xué)曹福亮院士、徐立安教授和江西省林業(yè)科學(xué)研究院溫強(qiáng)研究員。論文共同第一作者有南京林業(yè)大學(xué)胥猛教授、江西省林業(yè)科學(xué)研究院黃彬助理研究員及南京林業(yè)大學(xué)碩士畢業(yè)生申騰飛。江西省林業(yè)科學(xué)研究院龔春研究員、南京林業(yè)大學(xué)倪州獻(xiàn)講師以及周鵬燕博士生也參與了本研究。

本研究相關(guān)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、江西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江西省自然科學(xué)基金以及江蘇高等教育優(yōu)先發(fā)展計(jì)劃(PAPD)、江西省林業(yè)科學(xué)院博士啟動(dòng)基金的資助。(作者：張晴丹 )

標(biāo)簽： 三代測(cè)序技術(shù) 紅花油茶基因組 紅花油茶 高質(zhì)量染色體組裝