沈阳农业大学草莓科研团队组装出八倍体栽培草莓高质量单倍型基因组

草莓果实具有的特殊香气和丰富的营养价值，深受消费者喜爱。培育高产、优质、抗病的草莓品种一直是育种者的重要目标，而基因组解析是草莓育种的基础。栽培草莓是异源八倍体（2n=8x=56），在遗传上高度杂合，因此，获得栽培草莓高质量单倍型基因组对草莓研究具有重要意义。

2023年1月，Horticulture Research在线发表了沈阳农业大学草莓研究团队题为High-quality haplotype-resolved genome assembly of cultivated octoploid strawberry的研究论文。

该研究以沈阳农业大学草莓研究团队培育的八倍体栽培草莓品种‘艳丽’为试材，联合使用单分子实时测序技术（single molecule real-time sequencing, SMRT）、高通量染色体构象捕获技术（high-throughput chromosome conformation capture technology, Hi-C）等，组装出‘艳丽’草莓高质量基因组，其Contig N50达到26.93 Mb。

表1 栽培草莓基因组组装情况比较

研究者将‘艳丽’草莓的基因组拆分为两个单倍型（haplotype），在世界上率先获得包含56条染色体序列的栽培草莓基因组信息。单倍型Hap1和Hap2中分别注释出104,957和102,356个编码蛋白基因。

图1 ‘艳丽’草莓56条染色体组装图谱

该研究发现在‘艳丽’草莓chr2-1号染色体上存在一个长度约10 Mb的倒位/易位（Inversion & Translocation）染色体结构变异，并利用Hi-C热图分析技术证明了该结构变异存在的真实性。共线性比对分析发现该结构变异存在于‘Wongyo 3115’和‘Royal Royce’等栽培草莓试材中，但在‘Camarosa’中未被发现。

图2  chr2-1染色体结构变异

该研究还揭示了草莓花色素苷生物合成相关基因的结构多样性和表达复杂性。不是所有的等位基因都存在于八条同源染色体上，如FaCHS2在chr7-2-1上不存在。一些基因在部分同源染色体上会发生复制以形成基因簇，如FaDFR1，但是复制基因表达量很低或不表达。对于花色素苷合成关键调控基因FaMYB10，chr1-2-1和chr1-2-2上的FaMYB10的表达量占到97%以上，而其它6个染色体上FaMYB10的表达量所占份额不足3%。而且，位于chr1-2-2上FaMYB10基因的表达量是位于chr1-2-1上FaMYB10基因表达量的3倍。

图3 FaMYB10基因在草莓果实不同发育阶段的表达量

‘艳丽’草莓基因组序列和基因CDS序列已经上传到蔷薇科基因组数据库（Genome Database for Rosaceae, GDR）网站（https://www.rosaceae.org/Analysis/14723107），供大家下载使用。另外，在GDR网站进行Blast分析的时候，可以选择‘艳丽’草莓的基因组数据和转录本数据为目标。

该研究依托辽宁省草莓育种与优质栽培重点实验室完成，沈阳农业大学园艺学院博士研究生毛健鑫和青年教师王岩为共同第一作者，张志宏教授为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和兴辽英才计划项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad002

转自：“园艺研究”微信公众号

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