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"兴安野生柑橘染色体水平基因组组装揭示原始柑橘遗传资源与抗病潜力"
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月19日 来源:Scientific Data 5.8
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本研究针对柑橘属重要种质资源兴安野生柑橘(Citrus reticulata'Xingan')的基因组信息缺失问题,通过整合PacBio HiFi、Hi-C等高通量测序技术,成功构建了325.12 Mb染色体级别基因组(contig N50 29.32 Mb),锚定93.08%序列至9条假染色体,预测30,581个蛋白编码基因。研究发现其与莽山野橘存在高度基因组共线性,为柑橘抗病育种和起源进化研究提供关键分子基础。
柑橘作为全球最重要的经济作物之一,其野生种质蕴藏着抗病、品质改良的关键基因资源。在黄龙病(Citrus Huanglongbing, HLB)肆虐全球柑橘产区的背景下,中国南岭山脉发现的兴安野生柑橘展现出独特抗病特性——感染后病原菌含量显著低于其他品种且生长正常。这种生长旺盛、果实富含酚类化合物的原始柑橘类型,其基因组密码的破译将为解决柑橘产业卡脖子问题提供新思路。
广西特色作物研究院(Guangxi Academy of Specialty Crops)的研究团队采用多组学联用策略,首次对采自猫儿山601米海拔的兴安野生柑橘开展系统研究。通过PacBio Revio平台产生46× HiFi数据(N50 16.26 kb)、Illumina测序获得64×短读数据,结合108× Hi-C数据,利用Hifiasm软件组装获得质量达"黄金标准"(LAI指数20.83)的基因组。该成果发表于《Scientific Data》期刊,填补了原始柑橘类型基因组资源的空白。
关键技术包括:(1)多平台测序数据整合(PacBio HiFi+Illumina+Hi-C);(2)LTR_retriever鉴定全长转座元件;(3)EVM整合三种基因预测方法;(4)BUSCO评估基因组完整性(99.01%);(5)MCScanX分析基因组共线性。样本来源于广西特色作物研究院柑橘种质资源圃,采集根、茎、叶、花、种子及不同发育期果实等组织。
【基因组特征】
组装基因组大小325.12 Mb,包含34.75%转座元件(11.47%为Gypsy类LTR)和12.18%串联重复序列。通过Hi-C技术将302.62 Mb序列锚定至9条染色体,scaffold N50达29.62 Mb,QV值46.65显示极低错误率。
【基因注释】
预测30,581个蛋白编码基因(平均长度3,360.5 bp),其中89.08%(27,242个)获得功能注释。鉴定2,293个非编码RNA,包括166个miRNA和659个snoRNA。与拟南芥等物种比较显示,其基因结构特征更接近柑橘属栽培品种。
【比较基因组学】
染色体共线性分析揭示兴安野生柑橘与莽山野橘存在近乎一对一对应关系,而与甜橙(C. sinensis)柑橘单倍型相比,前者在莽山野橘中映射到更多基因组片段,证实两者密切的亲缘关系。
该研究首次揭示兴安野生柑橘作为原始柑橘类型的基因组特征,其高质量基因组为解析柑橘抗HLB机制提供了分子靶标库。特别值得注意的是,该品种特有的转座元件分布模式(Gypsy类占比11.47%)可能与抗病性状相关。研究人员建立的"三技术联用"组装策略(HiFi+Hi-C+Illumina)为其他高杂合度果树基因组研究提供范本。这项成果不仅完善了柑橘属物种进化树,更为利用野生资源培育抗病新品种奠定了理论基础,对保障全球柑橘产业可持续发展具有战略意义。
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