全球首次!中国热科院椰子所联合华大基因公布海南槟榔全基因组 | CNGBdb支撑发表科研成果速递

2021-08-12 493CNGBdb

近日,中国热科院椰子所联合华大基因完成了槟榔(Areca catechu L.)基因组测序拼接及分析工作,全球首次完成及公布海南槟榔全基因组测序。研究成果以“Chromosome-scale genome assembly of areca palm (Areca catechu)”为题发表于国际期刊Molecular Ecology Resources上。

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此项研究中所产生的测序数据、组装数据及注释文件均已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为:CNP0000517

槟榔(2n=2x=32)为棕榈科(Arecaceae)槟榔属植物,在某些地区是重要的经济作物,尤其是海南;同时其果实除了作为咀嚼品外,也是一种中药材,是重要的药用植物之一,有多种功效。

研究内容

该研究基于短读长和长读长测序,结合Hi-C技术,首次对槟榔基因组进行组装,完成了热研1号槟榔染色体水平的基因组组装(生信分析服务由华大基因提供)。最终组装基因组大小为2.51Gb,scaffold N50为1.7Mb,再通过Hi-C辅助组装技术进一步将98% 的序列定位到16条染色体上(图1)。槟榔基因组中转座子含量高达80%,其中LTR比例为69%。同时预测到31,571个蛋白质编码基因,93%的基因获得功能注释。其中,参与槟榔碱、黄酮类、花青素、单萜类及其衍生物生物合成的基因家族呈现不同程度的富集和扩张。

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研究通过比较基因组分析,发现槟榔与椰子、油棕榈大约于5,000万年前分化开来。基于4Dtv和Ks分析,发现槟榔基因组共经历了2次全基因组复制(WGD)事件,其中早期的那次WGD应为单子叶植物共有的τ-WGD,而近期的WGD事件则为棕榈科植物特有的一次WGD,同时可以看出,相对于水稻,棕榈科植物整体碱基替换速率都较慢(图2)。

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研究同时进行了染色体共线性分析,把槟榔与椰子、油棕榈染色体进行比较,这三个物种都是16条染色体,可以看到其染色体间整体的共线性关系很好,只有少数几次断裂和融合事件,例如油棕的2号染色体对应槟榔的chr7和chr10;再通过点图展示共线性块,可以看到4:4的共线性关系模式,其正好对应槟榔经历的2次WGD事件(图3)。

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研究意义

槟榔全基因组的发布开启了槟榔后基因组时代,槟榔“热研1号”参考基因组将为槟榔个体的重测序、功能基因的挖掘(抗病、优质、特异)和重要品质(软纤维、高槟榔碱等)形成机理研究、全基因组关联分析等提供重要的参考体系,为槟榔分子生物学研究、加快育种步伐奠定了里程碑的基础。

该工作得到了中央级公益性科研院所基本科研业务费、物种保护等项目的支持。中国热科院椰子所杨耀东研究员、黄丽云副研究员,华大基因科研合作部许春艳为共同第一作者,椰子所覃伟权研究员为通讯作者。

参考文献
Yang Y, Huang L, Xu C, Qi L, Wu Z, Li J, Chen H, Wu Y, Fu T, Zhu H, Saand MA, Li J, Liu L, Fan H, Zhou H, Qin W. Chromosome-scale genome assembly of areca palm (Areca catechu). Mol Ecol Resour. 2021 Jun 16.
图片和信息来源:Wiley Online Library和“华大科技BGITech”公众号。

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