GigaByte:科研人员组装完成高质量的丹340基因组

近日，北京市农林科学院玉米所在GigaByte期刊发表了题为 “A chromosome-level genome assembly forbid annotation of the maize elite breeding line Dan340” 的文章。该研究基于De novo三代测序PacBio技术手段，进行玉米重要自交系丹340基因组组装和基本分析，获得高质量基因组序列。经过严格评估，该基因组具备极高的完整性和连续性，其组装和注释不仅促进了对玉米种内基因组多样性的理解，而且为玉米育种改良提供了新的资源。

 

玉米不仅是全世界重要的粮食、饲料和生物燃料作物之一，也是遗传学和基因组学基础研究的重要模式植物。由于其在作物科学、遗传学和基因组学方面的重要性，研究人员已经发布了几个玉米自交系的参考基因组，但在玉米育种研究中仍缺乏一些重要遗传种质资源的基因组。丹340是旅大红骨种群的骨干自交系之一，具有抗病、抗倒、配合力高及生育期适中等优点，对我国育种的发展与进步起着至关重要的作用。

 

研究人员通过全基因组De novo三代测序，基于PacBio测序平台，对丹340进行基因组测序、拼接、组装，从而获得高质量全基因组序列信息。丹340基因组的最终组装结果为2,348.72 Mb，包括2,738个contigs和2,315个scaffolds，N50分别为41.49 Mb和215.35 Mb。重复序列占基因组大小的73.40%，有39,733个蛋白质编码基因被注释。与B73、Mo17和SK的基因组进行比较分析的结果显示，共获得27,654个基因家族，其中359个基因家族中有1806个基因是丹340所特有的，其中许多基因具有与 “含卟啉化合物代谢过程”、“四吡咯生物合成过程 ”和 “四吡咯代谢过程 ”有关。同时 ，研究人员还获得了丹340与其他玉米自交系之间的大量结构变异。丹340基因组的组装和注释不仅有助于我们了解玉米的种内基因组多样性，而且还可以作为玉米育种改良的新资源。

 

该研究是北京市农林科学院玉米研究所与江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所赵涵研究员课题组以及丹东农业科学院丰光研究员课题组合作完成，赵怡锟博士、王元琮副研究员和马德博士为本文共同第一作者，赵久然研究员和王凤格研究员为共同通讯作者。该研究得到创新能力建设专项的支持（KJCX20200305）。

图1. 丹340与B73的基因组特征对比