Hortic Res | 南京农业大学联合贵州农科院和淮阴工学院发表首个胡萝卜完整参考基因组并揭示类胡萝卜素积累特性

胡萝卜（Daucus carota L.）是伞形科重要的根菜类蔬菜作物，胡萝卜肉质根中的类胡萝卜素可以为维生素A提供底物，具有多种生物功能。肉质根颜色是胡萝卜重要性状之一，因其含有不同种类的类胡萝卜素和花青素而呈现不同颜色。肉质根的颜色变化是胡萝卜进化的标志之一，通过人工驯化和自然选择，胡萝卜种质资源的遗传多样性不断丰富。进一步深入阐明黄色、橙色、红色或白色肉质根胡萝卜的色素积累机制相关研究具有重要意义。

2023年5月，Horticulture Research（Advance Access）上线了南京农业大学联合贵州省农业科学院、淮阴工学院和北京市农林科学院完成的题为Telomere-to-telomere carrot (Daucus carota) genome assembly reveals carotenoid characteristics 的研究论文。该研究建立了胡萝卜端粒至端粒水平的高质量无缺口基因组，并通过重构类胡萝卜素代谢途径揭示了胡萝卜类胡萝卜素积累特性。

本研究中，使用ONT超长和PacBio HiFi测序技术对亚洲广泛栽培的东方型胡萝卜‘黑田五寸’（‘Kurodagosun’）进行了测序和染色体水平的无缺口T2T基因组组装。研究报道了大小为430.40 Mb，contig N50为45.71 Mb的0 gap的胡萝卜基因组，重复序列占比55.3%，基因组的完整性、一致性和准确性均超过了之前的版本。基于重复序列预测出胡萝卜染色体上的14个端粒和9个着丝粒区域，这些区域在之前的基因组版本中均未被组装出来。

结合基因组和转录组结果，研究重构了胡萝卜中类胡萝卜素代谢途径。共有65个与类胡萝卜素合成相关的结构基因被鉴定出来，其中有9个为胡萝卜T2T基因组特有的。基于胡萝卜T2T基因组中鉴定出的重复序列，作者筛选到一些与类胡萝卜素合成通路基因重叠的不同类型转座子，这些转座子可能与胡萝卜进化过程中的类胡萝卜素相关基因复制和功能分化有关。有24个类胡萝卜素通路基因来自于细胞色素P450基因家族，作者继续对这些基因进行了比较分析，发现串联或近端重复可能导致了这些基因的扩张。

本研究为进一步研究胡萝卜的起源和分化提供了高质量的参考基因组，并为胡萝卜种质资源改良提供了基础。

南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室、园艺学院蔬菜学国家重点学科伞形科蔬菜研究室博士研究生王雅慧为论文的第一作者，熊爱生教授为论文通讯作者，贵州省农业科学院谭国飞研究员和淮阴工学院王广龙副教授为论文的共同通讯作者。北京市农林科学院蔬菜所梁毅团队参与该项研究工作。该研究获得了国家自然科学基金（32072563和32102369）、江苏省自然科学基金（BK20211366）、贵州省科学技术厅项目（黔科合服企[2022005]）、贵阳市科技局项目（筑科合同[2021]5-1）和江苏高校优势学科建设项目（PAPD）的资助

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad103

转自：“园艺研究”微信公众号

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