近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所錢偉團(tuán)隊(duì)破譯了菠菜YY雄株的完整基因組并揭示Y染色體的演化與著絲粒結(jié)構(gòu)，相關(guān)成果以“A complete telomere-to-telomere assembly of Spinacia oleracea genome reveals Y chromosome evolution and centromere landscape”為題發(fā)表在知名期刊Plant Communications《植物通訊》上。

       菠菜（Spinacia oleracea L.）是典型的雌雄異株蔬菜作物，性別分化的研究對于菠菜雜交育種具有重要意義。此前，團(tuán)隊(duì)完成了菠菜YY型雄株（含有兩條Y染色體）的基因組圖譜（Sp_YY_v1），并鑒定到了菠菜性別決定區(qū)域。但受限于測序技術(shù)，Sp_YY_v1基因組仍然存在74個(gè)未掛載的序列以及109個(gè)缺口。

       本研究利用HiFi、Ultra-long ONT、Iso-seq等技術(shù)構(gòu)建了無間隙（gap-free）、從端粒到端粒（T2T）的菠菜YY雄株基因組Sp_YY_v2。基因組大小為926 Mb，成功鑒定到6個(gè)著絲粒和12個(gè)端粒區(qū)域，共注釋了28,247個(gè)基因，BUSCO值為99.3%。該研究鑒定到了14,248個(gè)Y染色體特異的SNPs，群體分析揭示了菠菜栽培種與野生近緣種S. turkestanica的Y染色體存在基因交流，并鑒定出三個(gè)具有不同單倍型的Y染色體類群（YG1-YG3），其分化集中在重組抑制區(qū)域如近著絲粒區(qū)域以及性別連鎖區(qū)域。菠菜著絲粒區(qū)域不具備典型衛(wèi)星序列，主要為CRM逆轉(zhuǎn)座子。研究發(fā)現(xiàn)著絲粒內(nèi)存在基因，其密度與CRM拷貝數(shù)呈正相關(guān)，且這些基因多為逆轉(zhuǎn)錄酶基因，可能促進(jìn)CRM擴(kuò)增。該高質(zhì)量T2T基因組為研究菠菜性別決定機(jī)制、性染色體演化和著絲粒功能提供了關(guān)鍵資源，對菠菜遺傳改良具有重要意義。

       中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所折紅兵研究員、劉志遠(yuǎn)研究員為本文的共同第一作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所錢偉研究員為本文的共同通訊作者。本研究得到了蔬菜生物育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項(xiàng)（Y2023QC07）、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-23-A-17）的資助。

論文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346225001725