山東省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所甜櫻桃基因組測序研究獲得重大突破

2020年8月1日，山東省果樹研究所劉慶忠研究員團隊完成的題為“Chromosome-scale genome assembly of sweet cherry (PrunusaviumL.) cv. Tieton obtained using long-read and Hi-C sequencing”的重要成果在Horticulture Research在線發(fā)表。

該期刊是由南京農(nóng)業(yè)大學與Nature出版集團(現(xiàn)Springer Nature)合作創(chuàng)辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域?qū)？彩悄壳皥@藝領域唯一的一區(qū)中國SCI期刊。2019年JCR影響因子5.404，園藝一區(qū)TOP期刊(第1/36名)，植物科學一區(qū)(第16/234名)，遺傳學一區(qū)(第24/177名)。

劉慶忠研究員櫻桃團隊研究利用Oxford Nanopore、Illumina和Hi-C技術，獲得了一個中國主栽甜櫻桃品種美早的高質(zhì)量染色體版本的甜櫻桃參考基因組，該基因組具有更高的連續(xù)性和完整性，將更有助于李屬物種比較基因組的研究，并為甜櫻桃的分子育種研究提供了高質(zhì)量的參考基因組。

該研究獲得了相當于甜櫻桃基因組190X的Oxford Nanopore測序數(shù)據(jù)和136X的Illumina測序數(shù)據(jù)，通過MaSuRCA，Canu，wtdbg2和NECAT等組裝軟件組裝，再利用三代和二代測序數(shù)據(jù)進行校正，最后利用Purge Haplotigs去除冗余序列。通過比較不同組裝的BUSC評估結(jié)果，選取Complete BUSCOs為(97.4%)NECAT-medaka-NextPolish-Purge_Haplotigs的組裝結(jié)果進行后續(xù)分析，組裝總長度為344.29Mb，Contig N50=3.25Mb。該研究獲得了40.19Gb的Hi-C測序數(shù)據(jù)，利用Hi-C測序結(jié)果，通過ALLHiC軟件將99.59%(342.88Mb)的contig定位到8條染色體上，獲得了高質(zhì)量染色體版本的甜櫻桃參考基因組。

通過同源分析、從頭預測和轉(zhuǎn)錄組輔助預測等方法對美早的基因組進行了注釋，共預測得到38275個基因，編碼了40338個蛋白序列，對其中的30416個蛋白序列進行了功能注釋。重復序列分析發(fā)現(xiàn)，美早的基因組共含有204.55Mb的重復序列，占到基因組序列的59.40%，這是已發(fā)表的李屬植物基因組中重復序列比例最高的，這也是甜櫻桃基因組組裝的難點之一。

這項成果充實了中國甜櫻桃分子育種領域研究內(nèi)容，有助于櫻桃人了解甜櫻桃基因序列，也為分子育種和抗性相關研究提供了研究基礎。只有對甜櫻桃基因組了解越透徹，才能選育出更多更優(yōu)質(zhì)的品種，希望更多的櫻桃專家為中國櫻桃育種事業(yè)開創(chuàng)新局面，促進櫻桃產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

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