Nannochloris desiccata二倍体基因组的单倍型解析组装揭示等位基因功能分化及其生物技术潜力

来自美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究团队针对Nannochloris desiccata微藻二倍体基因组结构解析难题，采用HapDup技术首次完成了UTEX 2437和UTEX 2526菌株的单倍型 phased diploid 基因组组装，揭示出3.1-3.4%的单倍型特异性基因，为精准解析微藻等位基因功能差异及生物燃料应用提供了关键基因组资源。

　　

研究团队宣布成功构建了耐干燥微藻Nannochloris desiccata UTEX 2437和UTEX 2526的二倍体基因组单倍型解析组装。该微藻作为具有生物燃料和制药应用潜力的二倍体模式生物，此前基因组组装均为单倍型合并(haplotype-collapsed)版本，无法反映等位基因间的结构与功能差异。

通过HapDup v0.12工具对HiFi测序 reads进行单倍型分型，获得了两株菌各自的两个单倍型基因组。UTEX 2526的HiFi reads(SRR14363043)通过minimap2 v2.17比对至参考基因组GCA_019202925.1和GCA_019044685.2。组装结果显示：UTEX 2437单倍型A/B基因组大小分别为20.57/20.56 Mb，包含23/21个contigs；UTEX 2526单倍型A/B则为21.54/21.50 Mb，各含18个contigs。所有组装版本均呈现约29×的HiFi reads平均覆盖深度。

研究人员采用多组学整合注释策略：使用RepeatModeler v2.0.3和RepeatMasker v4.1.2进行重复序列屏蔽；通过STAR v2.7.10b将过滤后的105,717,244条RNA-seq reads比对至单倍型基因组；基于转录组证据采用BRAKER v3.0.8进行基因预测。功能注释通过Interproscan v5.55-88.0检索CDD、Pfam、PIRSF和TIGRFAM数据库，并通过BLASTP v2.10.0比对SWISSPROT数据库（2024年1月版本）完成。

关键发现包括：

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  检测到7-8个包含双端粒 motif(CCCTAAA/TTTAGGG)的完整染色体contigs

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  UTEX 2437和UTEX 2526分别鉴定出309/289和304/323个单倍型特异性基因

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  BUSCO评估显示93.6%的绿藻门保守基因在UTEX 2437中完整存在

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  GC含量稳定保持在44.92-44.96%

该研究为理解微藻二倍体基因组的等位基因功能分化提供了新视角，对优良藻株选育和合成生物学应用具有重要价值。研究工作获得美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室支持（合同号89233218CNA000001），并通过实验室定向研发计划（20220554ECR）资助。