近日，基因組所聯(lián)合崖州灣國家實驗室,、中國水稻研究所等單位在《植物學(xué)報（Journal of Integrative Plant Biology）》(IF=11.4)上在線發(fā)表了題為“A centromere map based on super pan-genome highlights the structure and function of rice centromeres”的研究論文,，該研究基于水稻超級泛基因組構(gòu)建了目前群體規(guī)模最大的水稻泛著絲粒圖譜,，為水稻著絲粒進(jìn)化模式和著絲?；蛲诰蛱峁┝诵乱娊狻?/span>

著絲粒是真核生物染色體的重要功能結(jié)構(gòu),，在細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂過程中,，著絲粒保障染色體正確分離和傳遞（Cheng et al., Plant Cell, 2002）。大多數(shù)植物的著絲粒由衛(wèi)星重復(fù)序列,、轉(zhuǎn)座子和少數(shù)基因組成,，高度復(fù)雜的重復(fù)序列對其精確組裝和功能解析帶來了挑戰(zhàn)，極大阻礙了對著絲粒結(jié)構(gòu),、特征和功能的研究,。目前，對植物著絲?；蚪M學(xué)的研究主要集中于特定個體或小群體規(guī)模,，缺乏對該區(qū)域的大規(guī)模群體分析，這對于全面了解它們的結(jié)構(gòu),、進(jìn)化和功能至關(guān)重要,。因此，構(gòu)建高質(zhì)量的泛著絲粒圖譜對水稻著絲粒區(qū)域的生物學(xué)功能研究具有重要意義,，包括細(xì)胞分裂,、作物馴化、重組抑制,、新基因的出現(xiàn)等等,。

圖1 水稻泛著絲粒圖譜構(gòu)建和著絲粒基因挖掘

該研究基于水稻完整參考基因組（Shang et al., Molecular Plant, 2023）和251份水稻的超級泛基因組（Shang et al., Cell Research, 2022）構(gòu)建了一個高質(zhì)量的著絲粒圖譜,，首次在群體水平上揭示了水稻著絲粒重復(fù)序列長度和序列的多樣性, 分析了著絲粒重復(fù)序列在水稻亞群之間的特征,，進(jìn)一步探究了水稻著絲粒在不同染色體間可能具有不同的進(jìn)化模式。在群體水平上分析了水稻著絲粒區(qū)域LTR的多樣性,，Gypsy LTR的基因組分布模式以及其在著絲粒的形成和進(jìn)化中的起到了關(guān)鍵作用,，尤其是年輕的Gypsy LTR。結(jié)合泛基因組數(shù)據(jù)，在12號染色體的著絲粒區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個新基因OsMAB,，該基因正向調(diào)節(jié)水稻分蘗數(shù),，并且使用CRISPR/Cas9進(jìn)一步驗證了這一發(fā)現(xiàn)。

總的來說,，該研究構(gòu)建大規(guī)模的,、高質(zhì)量的水稻泛著絲粒圖譜，為理解水稻著絲粒的結(jié)構(gòu),、進(jìn)化和功能提供了重要依據(jù),。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所商連光研究員、中國水稻研究所郭龍彪研究員和崖州灣國家實驗室錢前院士為論文的共同通訊作者,。博士研究生呂陽,、碩士研究生劉聰聰、博士研究生李笑霞和王月影為論文的共同第一作者,。該研究得到國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心,、廣東省自然科學(xué)基金杰出青年基金、中國農(nóng)科院青年創(chuàng)新專項資金資助,。

原文鏈接：https://doi.org/10.1111/jipb.13607

商連光課題組介紹

商連光研究員在水稻基因組及優(yōu)異自然變異挖掘與利用方面開展了系列研究,，近年來圍繞該方向在Cell Research（2022）、Molecular Plant （2020,，2021,，2023）、Nucleic Acids Research (2023),、Trends in Plant Science（2022）,、Science Bulletin（2023）、New Phytologist（2020）,、Plant Biotechnology Journal （2021）,、Journal of Integrative Plant Biology（2023，2024）等刊物上發(fā)表系列論文,。

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