Hortic Res | 山东农业大学李际红教授团队发表流苏树首个T2T无间隙参考基因组

科技   2024-10-29 14:42   江苏  

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流苏树Chionanthus retusus L.),属于木犀科(Oleaceae)流苏树属 (Chionanthus)落叶乔木,是我国重要的乡土树种、优良的园林绿化及荒山造林树种。流苏树花期,满树繁花,如雪覆盖,清丽宜人,香气四溢,又被称为‘四月雪’。流苏树花形态的变异是流苏树重要的观赏性状,在选择和培育新品种的过程中引起了人们的极大关注。高质量基因组的发布,对于流苏树优异种质资源的挖掘、新品种的选育和观赏性状的研究具有重要意义。研究选取了一种流苏树新品种——雪早花Chionanthus retusus cv. Xuezaohua)为实验材料,应用PacBio HiFi和ONT三代测序技术、Illumina高通量测序技术以及Hi-C三维染色质构象测序技术,成功组装了首个高质量、无间隙流苏树参考基因组。组装的两个雪早花单倍型基因组大小分别为687 和 683 Mb,contig N50为31.57 Mb,BUSCO评分为99.3%,成功解锁了流苏树基因组中端粒和着丝粒区域,对流苏树基因组学及分子育种研究具有重要的参考意义;基因组进化分析发现,与木犀科其他物种相比,流苏树基因组只经历了两次全基因组复制事件。


2024年9月,Horticulture Research在线发表了山东农业大学李际红教授团队题为A telomere-to-telomere gap-free reference genome of Chionanthus retusus provides insights into the molecular mechanism underlying petal shape changes的研究论文。


图1 流苏树无间隙基因组的组装及其比较基因组学分析

为了深入解析流苏树花形态变异的分子调控机制,该研究通过表型和细胞学分析发现,流苏树花瓣维管组织的差异是流苏树花形态变异的主要原因。基于基因组的转录组分析,生长素相关基因负责花瓣形状的形成。最后,我们确定了一个流苏树花形态发育的关键基因,CrAUX/IAA20,在盛花期时,CrAUX/IAA20的表达量与花瓣维管组织表型呈现显著的负相关。功能验证发现,CrAUX/IAA20中第一个内含子的去除和保留导致了两个转录本的产生,CrAUX/IAA20表达水平的差异导致了花脉的变化。与缺乏第一个内含子的转录本相比,具有内含子的转录本导致转基因拟南芥花脉数量和长度的严重减少。我们的发现将加深人们对植物花形态发育的理解,并为木犀科植物的育种提供重要的理论支持。


图2 流苏树花形态发育过程中CrAUX/IAA20的差异调控花脉的形成

山东农业大学青年教师王锦楠、中国热带农业科学院橡胶研究所助理研究员许东、山东农业大学桑亚林教授为论文共同第一作者。中国林科院亚热带林业研究所韩小娇副研究员,山东农业大学李际红教授为共同通讯作者。此研究工作得到了山东省重点研发计划(2021LZGC023)以及山东省农业科技基金项目(No. 2019LY001-4)的资助。
文章链接:

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhae249


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https://doi.org/10.1093/hr/uhac264

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《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:李际红
编辑排版:王平、苏梓钰(实习)
审核:尹欢、孔敏

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