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学院张绍铃教授团队破解高杂合物种单倍型基因组组装难题

发布人:谢智华 发布日期:2019-10-30 文章作者:谢智华 点击:

10月24日,南京农业大学梨工程技术研究中心张绍铃教授团队在国际著名学术期刊Genome Research(IF5year= 11.638)在线发表题为“Single-pollen-cell sequencing for gamete-based phased diploid genome assembly inplants”的研究论文。该研究将单花粉原生质体分离的新方法与单细胞DNA扩增技术相结合,并采用“条形码”生物信息学策略整合了12个花粉细胞的单倍体特征序列数据,从而开发出一种解决高杂合物种单倍型基因组组装的新方法。

目前基因组组装大多都是采用二倍体或者多倍体材料直接进行混合测序并组装,对于一些杂合度和重复序列比重较低的物种而言,单倍型基因组组装的难度并不是很凸显,但是对于一些常年自交不亲和,远缘杂交的物种而言,单倍型基因组的组装存在一定的难度,这也非常不利于后续开展这些物种的重测序、进化、基因功能等方面的研究。

张绍铃教授团队于2012年成功组装了世界第一个梨基因组,本研究在梨基因组测序的基础上,利用12个花粉单细胞对所构建的3.8万条人工染色体(BAC,artificialchromosome)进行单倍型分型并成功组装了两套单倍型基因组,该方法被命名为(Bar-coding)。通过这种方法鉴定出了原参考基因组中8.12%的由于杂合引起的嵌合组装基因,并对所测定基因组(‘砀山酥梨’)两个倍型之间的差异进行了系统性的分析。同时这种方法不仅可以利用花粉对BAC进行分型,也可以结合多种长读长测序技术(Fosmids,Pacbio)用于解决已经测序的或还没测序的复杂植物基因组的单倍型基因组组装。

该研究以南京农业大学为第一完成单位,南京农业大学博士生施冬青为论文第一作者,吴俊教授、殷豪讲师以及福建农林大学唐海宝教授为共同第一作者,张绍铃教授为通讯作者,吴巨友教授、齐开杰老师、谢智华老师参与了该研究工作,并得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目的资助。

张绍铃教授领衔的南京农业大学梨工程技术研究中心主要从事梨种质资源与遗传育种,梨自交不亲和性机理,基因组与功能基因,品质形成机制与调控等方面的研究。已在Genome Biology、Genome Research、Plant Cell、Plant Journal和NewPhytologist等国际著名期刊上发表了10多篇高水平研究论文,其中一篇论文入选ESI高被引论文,得到了国内外同行的高度关注和认可。

图1   利用花粉对人工染色体(BAC)进行单倍型分型的概要

图2  6号和11号染色体两个单倍型之间的转座子插入情况


论文链接:

https://genome.cshlp.org/content/early/2019/10/24/gr.251033.119.full.pdf+html?sid=02e83625-68d8-4554-afd4-da9976ef3bd2


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