華南農(nóng)業(yè)大學(xué)公布辣椒高質(zhì)量染色體級別的三代拼接參考基因組

2022年6月16日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院在《Nature Communications》雜志上發(fā)表了題為“The 3D architecture of the pepper genome and its relationship to function and evolution” 的研究論文。該論文以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)辣椒課題組培育的優(yōu)良辣椒自交系59號為材料，首次報道了辣椒高質(zhì)量染色體級別的三代拼接參考基因組，并通過整合高分辨率Hi-C圖譜與表觀組、轉(zhuǎn)錄組以及遺傳變異數(shù)據(jù)，探索了其三維基因組結(jié)構(gòu)的基本特征以及與基因組功能和進(jìn)化的關(guān)系。辣椒基因組雖然具有與哺乳動物類似拓?fù)浣Y(jié)合域（Topologically associating domains，TADs），但其形成方式與功能并不完全一樣。它們的邊界是染色體重排的熱點(diǎn)區(qū)，該區(qū)域的序列高度保守，說明它們的結(jié)構(gòu)完整性對基因組功能有益。也證實(shí)了雖然染色質(zhì)構(gòu)象能夠廣泛預(yù)測轉(zhuǎn)錄上的量化差異，但其并不能直接解釋組織間基因差異表達(dá)。綜上所述，辣椒染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)錄工廠模型介導(dǎo)的異染色質(zhì)折疊驅(qū)動，并且這種結(jié)構(gòu)是有潛在功能性，可能普遍適應(yīng)于其他大型植物基因組。目前，課題組已經(jīng)收集和創(chuàng)制了1 500余份辣椒種質(zhì)資源，該論文獲得的高質(zhì)量三代基因組組裝和三維基因組結(jié)構(gòu)解析，為辣椒重要農(nóng)藝性狀（辣椒素等）和雜種優(yōu)勢形成機(jī)理的研究以及分子設(shè)計(jì)育種提供了重要的理論和數(shù)據(jù)支撐，對后續(xù)植物三維基因組的計(jì)算建模以及基因工程技術(shù)的發(fā)展也具有重要的參考價值。