TeloComp：高效精准的端粒组装工具助力T2T基因组研究新突破

为解决T2T（端粒到端粒）基因组组装中端粒序列缺失的技术难题，研究人员开发了高效工具TeloComp。该工具通过整合三代测序数据（HiFi/ONT）和物种特异性端粒重复基序，实现了端粒区域的精准识别与补全，显著提升了基因组完整性。研究在桑树（Morus notabilis）等12种植物中验证了其普适性，为基因组进化与功能研究提供了新方法。

　　

研究背景

基因组组装的完整性和准确性是功能与进化研究的基石。随着三代测序技术的发展，端粒到端粒（T2T）基因组组装成为可能。然而，位于染色体末端的端粒（telomere）由高度重复的核苷酸序列（如植物中常见的TTTAGGG/CCCTAAA）构成，在传统组装中极易丢失。这种缺失不仅影响基因组完整性，更阻碍了端粒在基因组稳定性、细胞衰老等关键生物学过程中的机制研究。现有工具（如TelomereHunter）仅能识别已知端粒，无法基于测序数据补全缺失区域，成为T2T基因组研究的瓶颈。

技术方法

研究团队开发了TeloComp工具包，包含四个模块：1）基于比对和覆盖度筛选染色体末端延伸读长；2）利用Flye重叠图谱法组装端粒草案；3）通过全基因组测序（WGS）抛光序列；4）可视化端粒长度与重复基序分布。测试使用桑树等12个物种的HiFi/ONT数据，涵盖藻类、被子植物、多倍体等不同复杂度基因组。

研究结果

端粒补全验证

在桑树T2T基因组中，TeloComp成功补全了chr2右端24 kb的端粒区域，ONT读长支持度验证了其可靠性。序列分析显示该区域富含TTTAGGG重复单元，与物种已知端粒特征一致。

跨物种适用性

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  单子叶植物：水稻（Oryza sativa）多个染色体端粒延伸超1 kb

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  多倍体：四倍体烟草（Nicotiana benthamiana）端粒数量显著增加

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  大基因组：莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）染色体15端粒延伸9 kb

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  裸子植物：南方红豆杉（Taxus chinensis）基于CCCTAAA基序成功补全端粒

性能评估

TeloComp在10-20小时内完成不同基因组处理，内存消耗与数据量正相关。端粒重复基序统计显示，补全后序列的基序富集度显著提升，其中桑树和木薯（Manihot esculenta）补全效果最优。

结论与意义

TeloComp是首个专注于端粒补全的基因组工具，其创新性体现在：1）基于测序数据的动态补全策略，突破现有工具仅能识别的局限；2）模块化设计适配不同组装需求；3）跨物种验证证实其对复杂基因组的处理能力。该研究发表于《Plant Communications》，为端粒演化、染色体保护机制等研究提供了关键技术支撑，未来可与荧光原位杂交（FISH）等实验技术联动，推动T2T基因组研究的标准化进程。