近日，基因組所（省實驗室深圳分中心）戴俊彪團隊和閆建斌團隊繪制了端粒到端粒無間斷的小立碗蘚參考基因組，破解了小立碗蘚染色體數(shù)目之謎。該研究提供的完整基因組不僅有利于苔蘚演化生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，而且能夠推動小立碗蘚合成生物學(xué)的應(yīng)用研究，為以小立碗蘚為底盤異源合成紫杉醇等重要天然產(chǎn)物奠定遺傳學(xué)基礎(chǔ)。相關(guān)研究發(fā)表在《自然-植物（Nature Plants）》上。

小立碗蘚（Physcomitrium patens）因其形態(tài)復(fù)雜度低、同源重組頻率高、耐逆能力強等特點，在半個多世紀(jì)以來一直被用作模式植物，而且，它是極具潛力的合成生物學(xué)植物底盤，可用來異源合成紫杉醇等重要植物天然產(chǎn)物。然而，當(dāng)前版本的小立碗蘚參考基因組（V3）是基于sanger測序以及遺傳連鎖圖（genetic linkage map）等方法組裝的，存在較多信息缺失，已經(jīng)無法滿足研究需要，亟需一個高連續(xù)性，高完整性小立碗蘚基因組。

為此，研究人員借助Nanopore單分子測序數(shù)據(jù)，使用NextDenovo組裝、Hi-C文庫輔助，經(jīng)GBGF方法（Graph-Based Gap Filling）不斷校正后，填補了scaffolds上存在的所有g(shù)ap，并最終得到了以(GGGCCA)(n)或(TTTAGGG)(n)為端粒重復(fù)序列的26條染色體（V6）。經(jīng)過評估，該組裝的單堿基正確率高達99.9989%。該研究還比較了V3和V6版本的同線性和結(jié)構(gòu)變異，并對新版參考基因組進行了從頭注釋。注釋結(jié)果表明，與V3版本相比，V6版本消除了許多轉(zhuǎn)座子（TE）區(qū)存在的重復(fù)注釋現(xiàn)象。研究人員已將V3版本注釋與新版注釋進行了整合，以使其它植物生物學(xué)研究者可以方便地將基于V3的研究移植到V6上。

基于GBGF方法的小立碗蘚基因組組裝流程

該研究基于計算結(jié)果和免疫染色驗證了V6版本的26條染色體結(jié)論，并進一步深入研究了基因組三維結(jié)構(gòu)在發(fā)育過程及生命周期中的動態(tài)變化，為了解重要基因調(diào)控的分子機制提供了新的工具。該研究提供的完整基因組不僅有利于苔蘚演化生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，而且能夠推動小立碗蘚合成生物學(xué)的應(yīng)用研究，為以小立碗蘚為底盤異源合成紫杉醇等重要天然產(chǎn)物奠定遺傳學(xué)基礎(chǔ)。

小立碗蘚T2T基因組, 3D基因組結(jié)構(gòu)與更正后的核型進化模型

閆建斌課題組博士后畢桂萁，戴俊彪課題組博士研究生趙世俊，閆建斌課題組博士研究生姚嘉偉、博士研究生汪歡，為該論文的共同第一作者。基因組所戴俊彪研究員和閆建斌研究員為該論文的共同通訊作者。

該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程和深圳市農(nóng)業(yè)合成生物學(xué)重點實驗室等項目的資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-023-01614-7