河南農大孫治強團隊公布絲瓜高質量基因組圖譜

2021-03-05 植物科學最前沿



近日，河南農業大學園藝學院孫治強教授團隊聯合中國農大等單位發布了絲瓜的高質量基因組圖譜，在絲瓜基因組學研究領域取得了重要研究進展。《Molecular Ecology Resources》（IF：7.049）以封面文章的形式發表了題為「Long‐read sequencing and de novo assembly of the Luffa cylindrica (L.) Roem. genome」的研究論文，對這一成果進行了詳細報導。這是全球首個栽培絲瓜染色體級別的高質量基因組序列。

絲瓜（Luffa cylindrica（L.）Roem.；2n=26）是原產於印度的一種葫蘆科植物，廣泛栽分布於世界溫帶及熱帶地區，我國各地均有栽培，是華中、華南等地的大眾蔬菜。絲瓜果肉細滑，味道鮮美，果肉中除富含蛋白質、碳水化合物以及鈣磷鐵等元素外，還含有多種藥用成分，如生物鹼、類黃酮、甾醇、糖苷和糖蛋白等，具有很強的保健作用和藥用價值，值得進一步的研究。在過去的幾年內，多種葫蘆科植物的基因組圖譜相繼被發布，有的版本還進行了更新、升級，但有關絲瓜基因組變異信息卻十分有限，限制了絲瓜基因挖掘與應用。為了解決這一問題，研究組基於PacBio測序平臺，利用高通量測序技術完成了絲瓜基因組的分析與組裝，擴展了人們對絲瓜基因組和進化的認識。研究團隊結合單分子實時測序（SMRT）、Illumina測序和Hi-C等方法，獲得了74Gb高質量序列，將99.5%的序列錨定到13條染色體上，Contig N50和Scaffold N50長度分別5Mb和53Mb，GC含量約35.9%，最終組裝後的絲瓜基因組大小為669Mb，重複序列含量為62.18%。同時基於de novo、轉錄組數據和同源物種預測等方法，研究團隊預測到31,661個蛋白編碼基因，注釋了27,552個具有明確功能的編碼基因（佔87.02％）。該研究結果為絲瓜的基因發掘及遺傳育種提供了精準的基因信息。基因組進化分析表明，絲瓜與葫蘆科中的南瓜屬、黃瓜屬物種親緣關係較近，大概於距今2,860-6,710萬年前從共同祖先中分化而來。絲瓜與南瓜、黃瓜在進化過程中具有較高的保守性。我國絲瓜種質地域分布廣，遺傳多樣性豐富，栽培和食用歷史悠久，絲瓜高質量基因組圖譜的釋放將為該物種的遺傳變異及分子育種研究奠定基礎。該研究由河南農業大學聯合中國農業大學、駐馬店市農業科學院、華大基因共同完成。河南農業大學園藝學院張濤博士是論文第一作者，河南農業大學園藝學院孫凱樂博士、樸鳳植教授和孫治強教授為共同通訊作者。該項工作得到了國家大宗蔬菜產業技術體系、國家重點研發計劃和國家自然基金等項目資助。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1755-0998.13129

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