Hortic Res 精选2024 | T2T基因组组装和分析工具包

科技   三农   2024-09-19 09:51   江苏  

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T2T(telomere-to-telomere,端粒至端粒)是一种最新的基因组组装标准。它要求基因组每条染色体从一端端粒至另一端端粒中的所有复杂结构、高度重复序列等都能被完整组装,内部没有或仅有少数缺口。T2T基因组的组装不仅对端粒、着丝粒等高度重复序列的研究具有重要意义,而且能够获得基因组的完整遗传信息。


2023年6月,Horticulture Research 在线发表了安徽农业大学园艺学院、安徽农业大学信息与计算机学院、四川大学生命科学学院等多家单位合作完成的题为quarTeT: a telomere-to-telomere toolkit for gap-free genome assembly and centromeric repeat identification的研究论文。

该研究开发了一款名为quarTeT的T2T基因组组装与端粒/着丝粒鉴定工具包,包含AssemblyMapper、GapFiller、TeloExplorer和CentroMiner四个子工具。


1. AssemblyMapper:基于参考基因组将重叠群(contigs)挂载到染色体水平的工具。

2. GapFiller:利用长读长序列(long reads)填补基因组中染色体缺口(gap)的工具。

3. TeloExplorer:鉴定基因组中端粒结构特征的工具。

4. CentroMiner:鉴定基因组中着丝粒结构特征的工具。


基于已发布的猕猴桃T2T参考基因组Hongyang v4.0的原始测序数据,quarTeT开发者使用AssemblyMapper和GapFiller两个子工具进行基因组从头组装,得到了与发表文章组装水平相当的结果。开发者接着使用CentroMiner子工具分别对拟南芥Arabidopsis thaliana和水稻Oryza sativa基因组中的着丝粒结构进行了鉴定,分析结果与两篇文章所用实验得到的数据基本一致。


quarTeT同时提供了在线分析平台和本地使用源码(图1)。在线平台通过网页访问,基于图形交互使用,操作简单,上手容易,输出结果直观易懂;而本地版则要下载安装,运行效率高,不受网络限制,但需要具备一定的Linux和Python基础。此外,quarTeT还开发了首个从头鉴定着丝粒结构的工具CentroMiner,有助于对一直以来被称为“基因组黑洞”的着丝粒区域进行大规模研究,进一步降低T2T基因组研究的门槛,推动基因组研究全面进入“T2T时代”。


quarTeT在线平台和本地源码访问网址:

http://atcgn.com:8080/quarTeT/home.html

图1 quarTeT工具包的网站首页


四川大学生命科学学院硕士研究生林云志和安徽农业大学信息与计算机学院硕士研究生叶晨为该论文的共同第一作者,安徽农业大学园艺学院岳俊阳副教授、园艺学院刘永胜特聘教授和信息与计算机学院乐毅副教授为论文的共同通讯作者,合作单位的多位老师和学生参与了本项目的相关工作。该研究获得了安徽农业大学高层次人才启动经费、国家自然科学基金(31972474和31471157)、安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室开放基金(SKLTOF20150103)等项目的资助。


通讯作者介绍



岳俊阳 副教授
岳俊阳:安徽农业大学园艺学院副教授,硕士生导师,主要致力于猕猴桃基因组学与生物信息学研究,围绕猕猴桃基因组结构变异和分子进化机制、重要农艺性状的功能基因挖掘、全基因组分子设计育种等方面开展研究。近5年,在Horticulture Research、Plant Journal、Computational and Structural Biotechnology Journal等杂志上发表论文10余篇。

刘永胜 教授

刘永胜:安徽农业大学园艺学院特聘教授,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,先后承担转基因生物品种培育重大专项重点课题、国家重大研究计划课题、国家863计划、国际合作重点项目等,主要从事猕猴桃基因组学与功能基因组学等方面的研究,相关研究成果发表在PNAS、Science、Nature、Nature Communications、Plant Physiology、Plant Journal、New Phytologist等国际主流杂志上。


乐毅 副教授

乐毅:安徽农业大学信息与计算机学院副教授,主要研究方向包括生物与农业信息学、智能计算与生物大数据分析,近年来参与茶树基因组和玉米、水稻等主要农作物分子育种数据分析和相关技术研发,从事基因组和生物序列数据研究和开发,在生物序列大数据建模与数量遗传关联分析方面拥有丰富经验,发表SCI/EI检索论文10余篇。


文章链接:

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad127


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About Horticulture Research

《园艺研究(英文)》Horticulture Research)是由南京农业大学主办的学术期刊,主要刊载园艺作物的基础和理论研究,包括遗传学、育种、组学和演化、园艺作物的起源及驯化、生物技术、生物化学、生理学和细胞与分子生物学,环境互作生物学等。科睿唯安JCR2023影响因子:7.6,位于园艺一区(第2/38名),植物科学一区(第13/265名),遗传学一区(第14/191名)。2023年中科院期刊分区:位于园艺小类一区,植物科学小类一区,遗传学小类一区,农林科学大类一区(Top期刊)。入选中国科技期刊卓越行动计划领军类期刊。

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特邀作者:岳俊阳、林云志
审核:王平、孔敏

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《园艺研究》(Horticulture Research)是南京农业大学主办的英文学术期刊,采用开放获取形式,专注刊载和园艺作物有关,能引起广泛的国际和学科兴趣的基础和理论研究。
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