白菜類蔬菜（Brassica rapa）是世界上栽培歷史最悠久的蔬菜作物之一，是我國栽培面積最大的葉用蔬菜。作為蕓薹屬作物中第一個完成基因組測序的物種（Wang et al., 2011），白菜參考基因組（Chiifu v1.5、v2.5和v3.0）為白菜類作物的基因組研究和遺傳改良奠定重要基礎(chǔ)，同時也為其他蕓薹屬作物的基因組組裝工作提供重要參考。但是白菜參考基因組（Chiifu v3.0）仍然存在幾百個未組裝的缺口，其10條染色體的著絲粒結(jié)構(gòu)組裝均不完整。

      近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所分子育種創(chuàng)新團隊在植物科學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《植物生物技術(shù)》（Plant Biotechnology Journal，IF=13.3）在線發(fā)表了一篇題為“A near-complete genome assembly of Brassica rapa provides new insights into the evolution of centromeres”的研究論文。該研究獲得白菜接近完整組裝的基因組，揭示白菜著絲粒的快速進化特征。

      該團隊利用ONT和Hi-C等測序結(jié)合的組裝策略，獲得了白菜T2T基因組Chiifu v4.0。該基因組包含424.59 Mb序列、12條contigs，其Contig N50值為38.26 Mb，是目前已發(fā)表的蕓薹屬基因組中最高的。Chiifu v4.0填補了Chiifu v3.0中絕大多數(shù)gap，完成了8條染色體從端粒到端粒的完整組裝，僅有2條染色體仍存在一個缺口的組裝（圖1）；該基因組是目前最為完整的白菜類作物基因組組裝。

圖1 白菜參考基因組Chiifu v4.0與其他白菜基因組的染色體共線性比較。

      基于白菜Chiifu v4.0基因組，研究發(fā)現(xiàn)白菜著絲粒區(qū)域主要富集ALE和CRM類型的LTRs；通過比較不同白菜亞種間的著絲粒序列，發(fā)現(xiàn)白菜亞種間著絲粒序列相似性較低，說明白菜亞種間著絲粒分化顯著；進一步研究發(fā)現(xiàn)，著絲粒區(qū)域主要富集Copia類型的LTRs, 而泛著絲粒區(qū)域主要富集Gypsy類型的LTRs, 而且發(fā)現(xiàn)著絲粒區(qū)域的LTRs插入時間要顯著晚于泛著絲粒區(qū)域（圖3）。這些結(jié)果暗示，白菜的著絲粒區(qū)域經(jīng)歷著快速進化，而LTRs的插入可能是導(dǎo)致著絲粒快速進化的因素之一。

圖2 白菜參考基因組Chiifu v4.0的著絲粒特征分析。

圖3 白菜參考基因組Chiifu v4.0的著絲粒中的LTRs插入時間分析。

      該研究獲得的白菜接近完整的T2T基因組，促進了我們對著絲粒等高度重復(fù)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。Chiifu v4.0基因組為白菜功能基因組研究和下一步分子設(shè)計育種研究奠定了基礎(chǔ)，也將推動其他蕓薹屬作物遺傳育種研究的快速發(fā)展。

      中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所博士后張磊和梁建麗副研究員為論文共同第一作者，王曉武研究員和武劍研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、基本科研業(yè)務(wù)費、創(chuàng)新工程項目和中國博士后科學(xué)基金的支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14015