山东省农科院农业种质资源研究所创新团队参与豌豆高质量参考基因组和泛基因组构建
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9月22日，由中国农业科学院作物科学研究所牵头，联合我院农作物种质资源研究所等单位，在国际顶级学术期刊《自然遗传学》(IF=41.3)发表研究论文《改良豌豆参考基因组泛基因组凸显基因组特征进化行为者》，成功绘制了我国豌豆基因组高质量精细物理图谱，构建了栽培豌豆和野生豌豆的泛基因组，分析了豌豆基因组的进化特征和遗传结构。种质资源研究所的王栋博士是论文的共同第一作者，丁寒峰研究员是共同通讯作者。豌豆是一种食用豆类作物，可用作食物、蔬菜和绿肥。它具有丰富的营养价值和显著的生态优势，在世界各地广泛种植。自从科学家孟德尔发现遗传规律以来，豌豆作为遗传研究的模式植物，一直受到学术界和公众的广泛关注。但是豌豆的基因组非常大，组装起来相当复杂。高质量的豌豆基因组精细物理图谱尚未完成，严重阻碍了豌豆的理论和应用研究。研究团队利用我国主栽豌豆品种中晚6号，基于PacBio单分子实时(SMRT)测序结合10X基因组测序、Bionano光学图谱和染色质三维构象捕获(Hi-C)，以及Illuminans技术，整合优化了多种组装策略，提供了显著改进的豌豆精细物理图谱和标注。中皖6号基因组组装大小约为3.8 Gb。基因组组装的综合评价方法表明，基因组组装在复杂重复区和转座子的连续性、准确性和完整性方面表现优异。研究人员还揭示了118份栽培和野生豌豆种质的基因组变异模式，解决了长期以来关于豌豆物种划分的争议，证明埃塞俄比亚豌豆是不同于野生豌豆和栽培豌豆的独立物种，为豌豆的起源和驯化提供了新的见解。同时，构建了包含116份栽培和野生豌豆种质的泛基因组，聚类产生了112，776个泛基因簇，显示了不同豌豆品种间PAV模式和功能富集的显著差异。近缘野生豌豆和本地豌豆中独特的通用基因表现出明显不同的功能富集，表明它们具有作为豌豆育种资源的重要潜力。这一成果的发表恰逢孟德尔诞辰200周年。豌豆高质量参考基因组和泛基因组的发布，拓宽了我们对豌豆巨型基因组背后遗传学的认识，为豌豆种质资源和育种改良研究提供了宝贵的基因组资源。这是我院首次作为通讯单位发表《自然遗传学》论文，该研究得到了山东省农业种子工程、山东省杂粮产业技术体系、山东省农科院科技创新项目等项目的支持。文章：https://doi.org/10.1038/s41588-022-01172-2
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