青海大学省农林科学院王舰团队发布四倍体栽培种马铃薯“青薯9号”高质量、染色体级别的同源四倍体基因组

2022年6月29日，青海大学农林科学院生物技术研究所王舰研究团队与合作者海南大学，在国际权威学术期刊Plant Biotechnology Journal（IF=13.263）在线发表了“The autotetraploid potato genome provides insights into highly heterozygous species”的研究论文。该研究解析了四倍体栽培种马铃薯“青薯9号”高质量、染色体级别的同源四倍体基因组。通过比较基因组研究发现四倍体马铃薯与二倍体马铃薯基因组在错配修复（MMR）中存在显著差异，同时基于“青薯9号”四倍体马铃薯基因组，对150份马铃薯块茎肉色进行全基因组关联分析并挖掘了候选基因。

‎该研究对高度杂合的同源四倍体栽培种马铃薯“青薯9号”品种进行测序和组装，得到了大小为2.67Gb的基因组（contig N50为2.19Mb，scaffold N50为46.24Mb，4个单倍型组，共48条染色体的高密度基因组图谱），BUSCO评估基因组完整性为99.3%。

利用RepeatMasker对该基因组重复序列进行检测，发现1.69Gb（~63.30%）为重复序列，其中LTRs是主要转座元件；通过注释得到126,070个编码蛋白基因，其中125,077（~99.21%）个基因编码蛋白对应到了48条染色体上。转录组分析同源基因的表达模式，发现不同组织同源基因的表达存在明显的差异。

通过比较四倍体与二倍体马铃薯的基因家族，发现四倍体马铃薯“青薯9号”特有的基因家族主要为错配修复、同源重组、DNA复制以及核苷酸切除修复。进一步分析MMR调控机制发现，MLH3、MSH6/7和RFC3在四倍体马铃薯中发生了显著的扩张，作者推测这些基因在维持同源四倍体的完整性和稳定性具有非常重要的意义。

同时，以“青薯9号”基因组为参考，对中国和引自国际马铃薯中心（CIP）等的150份四倍体马铃薯块茎肉色进行全基因组关联分析，挖掘到细胞色素P450、类黄酮合成、查尔酮酶、糖基水解酶和糖基转移酶等候选基因，可能与马铃薯薯肉颜色的形成调控密切相关。

本研究测序的栽培种马铃薯品种“青薯9号”是由青海大学农林科学院等单位选育的新品种，该品种高产、抗病、耐旱，适应性广泛，是目前国内种植范围最大的一个品种，已累计种植9000万亩，被国内多家育种单位作为亲本用于品种改良。此项研究成果将对四倍体栽培马铃薯重要功能基因发掘和应用，对提升我国马铃薯育种水平和培育新品种具有重要战略意义。

青海大学农林科学院生物技术研究所王芳副研究员、海南大学夏志强研究员、邹枚伶博士、青海大学农林科学院生物技术研究所博士研究生赵龙为该论文的共同第一作者；青海大学农林科学院生物技术研究所王舰研究员、海南大学王文泉研究员和夏志强研究员为该论文的通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、青海省科技厅、国家马铃薯产业技术体系和海南大学的共同资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13883

转自：植物科学最前沿

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