近日，中國熱科院生物所和品資所聯(lián)合福建農林大學、伊利諾伊大學、華中科技大學、中國農業(yè)科學院、哥倫比亞大學等13家單位，繪制了木薯栽培品種SC205（華南205）高質量參考基因組和單體型基因組圖譜，揭示了等位基因表達分化規(guī)律及其對木薯重要性狀的影響，以及基因組高雜合的進化驅動力等重要科學問題，為木薯遺傳改良奠定了重要理論基礎。相關研究成果在線發(fā)表在中科院JCR一區(qū)TOP期刊《Molecular Plant》（IF=12.08）。

 

　　木薯是世界重要的糧食作物和能源作物，為105個國家近10億人口提供碳水化合物來源。木薯基因組（2n = 36）具有高度雜合特征，使其成為研究等位基因分化的良好系統(tǒng)。目前，大多數參考基因組為單倍型鑲嵌組裝，限制了對基因組中等位基因變異的功能研究和育種利用。該研究針對木薯高雜合性的遺傳基礎及其進化驅動力，依托中國熱科院熱帶生物組學大數據中心平臺，獲得了以下三方面研究結果：一是利用PacBio單分子測序和Hi-C技術繪制了木薯栽培品種SC205參考基因組圖譜，Scaffold N50 達到34.5 Mb，注釋了37923個基因，進一步構建了18對同源染色體高質量單體型基因組圖譜，鑒定了24128個雙等位基因（Bialleles）；二是通過轉錄組分析發(fā)現(xiàn)雙等位基因間廣泛發(fā)生表達不平衡，且淀粉和蔗糖代謝途徑上的雙等位基因表現(xiàn)出顯著的表達分化；三是等位基因組進化分析揭示了基因組快速進化可能是木薯高雜合性形成的重要驅動力，且基因組方向性選擇驅動等位基因表達分化。該研究深化了對木薯雙等位基因變異遺傳基礎的理解，為利用雙等位基因創(chuàng)新木薯和其他高雜合作物育種策略提供了新見解。

 

　　該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家木薯產業(yè)技術體系以及中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費等項目的支持。研究論文題為“Allele-defined Genome Reveals Biallelic Differentiation during Cassava Evolution”。中國熱科院李開綿研究員和福建農林大學明瑞光教授為論文的共同通訊作者；中國熱科院生物所胡偉副研究員、紀長綿助理研究員、丁澤紅副研究員，以及海南大學施海濤教授，中國農業(yè)科學院梁哲研究員為論文的共同第一作者。

 

　　論文在線網址：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（21）00132-5