近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物基因組選擇育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)合作，對(duì)玉米重要自交系A(chǔ)188的基因組進(jìn)行了組裝。該研究在高質(zhì)量的基因組組裝基礎(chǔ)上， 深入解析了玉米愈傷組織的基因表達(dá)和DNA甲基化特征，并利用比較基因組方法揭示了基因組結(jié)構(gòu)變異對(duì)玉米性狀的重要影響。6月9日，相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表在《基因組生物學(xué)（Genome Biology）》上。

 

　　據(jù)鄭軍研究員介紹，玉米自交系A(chǔ)188具有很強(qiáng)的胚性愈傷組織再生能力，常作為優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因受體應(yīng)用于玉米遺傳轉(zhuǎn)化體系中，但其愈傷形成機(jī)理尚不清楚，控制愈傷形成的重要基因未被克隆。組裝高質(zhì)量A188基因組，將有助于解析玉米愈傷發(fā)生機(jī)理并克隆愈傷形成基因，進(jìn)一步提升玉米遺傳轉(zhuǎn)化效率。

 

　　本研究對(duì)A188玉米自交系進(jìn)行測(cè)序組裝，并通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的短序列全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)分析，極大地減少了非核DNA在核染色體基因組中的污染，構(gòu)建了高質(zhì)量的A188基因組。通過(guò)比較A188與玉米自交系B73參考基因組間的結(jié)構(gòu)變異，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大片段的拷貝數(shù)變化和倒序，其中，ccd1基因拷貝數(shù)變異引起的基因表達(dá)差異和y1基因的表達(dá)差異決定了A188與B73種子顏色和胡蘿卜素含量的差別。研究人員通過(guò)對(duì)A188自交系愈傷組織和幼苗組織的比較分析，發(fā)現(xiàn)了愈傷組織的DNA甲基化水平處于相對(duì)高水平；通過(guò)對(duì)11種組織樣品的分析發(fā)現(xiàn)愈傷組織特異表達(dá)的基因包括多個(gè)防御基因。這些結(jié)果提示愈傷組織細(xì)胞通過(guò)維持較高水平的DNA甲基化和提升防御水平來(lái)減緩組織培養(yǎng)給愈傷組織細(xì)胞和其基因組所帶來(lái)的脅迫壓力。此外，A188與自交系B73以及其他玉米骨干自交系相比，A188在多種農(nóng)藝性狀方面均存在顯著差異，A188基因組的組裝也將推動(dòng)其應(yīng)用于其他農(nóng)藝性狀的遺傳研究。

　　美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)林桂芳博士、何騁博士和作科所鄭軍研究員為該論文的共同第一作者，美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)劉三震副教授為論文的通訊作者。該研究得到了中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程的資助。

 

　　相關(guān)鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02396-x