百邁客基因組研究合作項(xiàng)目陸續(xù)見刊，一季度成功助力15余篇研究成果Online于國際知名期刊，這些項(xiàng)目中，百邁客有幸作為共同作者or參與其中基因組測(cè)序or基因組組裝分析等相關(guān)工作。文章既是實(shí)力的認(rèn)可，也是服務(wù)的肯定！接下來，讓我們一起隨著時(shí)間線看看這些高質(zhì)量的文章都挖掘了怎樣精彩的故事~

案例一

合作單位：東北師范大學(xué)

發(fā)表期刊：Molecular?Plant

影響因子：13.162

六倍體普通小麥（Triticum?aestivum,?BBAADD）是全球范圍內(nèi)的主要糧食作物。其中，A和D亞基因組的二倍體祖先已經(jīng)明晰，B亞基因組的二倍體祖先來自于山羊草屬Sitopsis組的物種，但確切來源還存在爭議。本研究組裝了所有Sitopsis組的5個(gè)物種的染色體水平基因組；并部分組裝了無芒山羊草（Aegilops?mutica）的基因組用于系統(tǒng)發(fā)育分析。研究結(jié)果表明，六倍體普通小麥中的B套亞基因組的供體可能是一個(gè)已經(jīng)滅絕的山羊草屬Sitopsis組二倍體物種。研究還鑒定了小麥-山羊草復(fù)合群在演化過程中的種間特異性遺傳漸滲現(xiàn)象。五個(gè)Sitopsis組物種基因組大小的差異主要是由于獨(dú)立的物種分化后轉(zhuǎn)座子擴(kuò)張所導(dǎo)致的。作者還鑒定了一系列與重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的Sitopsis基因，可用于未來小麥的育種改良。這些新組裝的基因組資源為小麥-山羊草復(fù)合群的演化和遺傳改良提供了重要的研究思路。

案例二

合作單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)

發(fā)表期刊：Nature?Genetics

影響因子：38.331

荔枝（Litchi?chinensis）屬于無患子科，是一種風(fēng)味獨(dú)特的熱帶水果。“妃子笑”是荔枝廣栽品種之一，基因組具有高度雜合（~2.27%）。本研究通過Ilumina、PacBio、HiC和10X等技術(shù)構(gòu)建了兩套高質(zhì)量的“妃子笑”單倍型基因組（Size?470?Mb）。比較發(fā)現(xiàn)，共有13517個(gè)等位基因在不同組織中差異表達(dá)。對(duì)72份荔枝材料進(jìn)行重測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，荔枝發(fā)生過兩次獨(dú)立的馴化事件。馴化于來自云南的一個(gè)野生群體的極早熟荔枝品種主要與“妃子笑”的其中一個(gè)單倍型對(duì)應(yīng)；而獨(dú)立馴化于來自海南的一個(gè)野生群體的晚熟荔枝品種則與另外一個(gè)單倍型對(duì)應(yīng)。早熟荔枝品種可能是極早熟荔枝品種與晚熟荔枝品種的雜交形成的，在廣東培育而成。研究發(fā)現(xiàn)，包含一對(duì)CO-like基因的3.7kb序列的缺失變異可能調(diào)控著不同荔枝品種間的果實(shí)成熟差異。本研究為荔枝的馴化歷史提供了新的視野，同時(shí)也為加速荔枝及相關(guān)作物的育種改良提供了寶貴資源。

案例三

合作單位：西南大學(xué)

發(fā)表期刊：Horticulture?Research

影響因子：6.792

桑樹（Morus?spp.）是一種重要的經(jīng)濟(jì)林木，是家蠶的主要食用植物，并在中藥中有多種用途。桑樹屬有兩個(gè)基本染色體數(shù)目（Morus?notabilis?n=7；Morus?alba?n=14）的報(bào)道，但它們之間的進(jìn)化歷史和關(guān)系尚不清楚。本研究利用Nanopore、Hi-C等技術(shù)，組裝了染色體級(jí)別高質(zhì)量的川桑(M.?notabilis)基因組（Size?547?Mb；ContigN50=4.48?Mb）。川桑的6條染色體與白桑的14條染色體具有較高共線性，川桑和白桑的有絲分裂中期到減數(shù)分裂終變期過程中均存在染色體融合現(xiàn)象，并通過熒光原位雜交進(jìn)一步證實(shí)。這也是川桑基因組只有6條染色體的原由。研究發(fā)現(xiàn)，長末端重復(fù)的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是桑樹基因組分化和進(jìn)化的主要驅(qū)動(dòng)因素。本研究為桑樹的進(jìn)化研究提供了重要的見解和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而加速了桑樹品種的遺傳改良。

案例四

合作單位：中國檢科院植物檢疫研究所

發(fā)表期刊：Communications?Biology

影響因子：6.261

橘小實(shí)蠅（Bactrocera?dorsalis）是世界重大入侵害蟲，被列入我國首批重點(diǎn)管理外來入侵物種名錄。本研究借助三代PacBio和HiC等測(cè)序技術(shù)，構(gòu)建了高質(zhì)量染色體水平的橘小實(shí)蠅基因組（Size?542.04?Mb；contigN50=1.12Mb）。比較基因組研究發(fā)現(xiàn)，DDE超家族核酸內(nèi)切酶、熱休克蛋白Hsps、嗅覺受體ORs等基因家族在橘小實(shí)蠅中發(fā)生顯著擴(kuò)張。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)p38MAPK信號(hào)通路在橘小實(shí)蠅快速適應(yīng)新環(huán)境的過程中發(fā)揮重要作用，并且可能是橘小實(shí)蠅在非生物脅迫下維持穩(wěn)態(tài)機(jī)制的核心。橘小實(shí)蠅基因組中存在大量的基因復(fù)制事件，DDEs中約三分之一的基因發(fā)生片段復(fù)制，推測(cè)其與橘小實(shí)蠅復(fù)合體的形成密切相關(guān)。本研究將有助于進(jìn)一步深入了解其復(fù)雜的種群結(jié)構(gòu)，并對(duì)于全面了解害蟲對(duì)逆境的耐受機(jī)制、制定創(chuàng)新的害蟲防治策略具有重要的科學(xué)意義和理論依據(jù)。

案例五

合作單位：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所

發(fā)表期刊：Communications?Biology

影響因子：6.261

中國菰（Zizania?latifolia）屬于禾本科稻族菰屬，是東亞和東南亞一種珍貴的藥用同源谷物。本研究通過Nanopore、Hi-C等技術(shù)完成了高質(zhì)量中國菰基因組（Size?547.38Mb；Contig?N50=4.78?Mb），掛載率高達(dá)99.63%。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，中國菰與假稻（Leersia?perrieri）和稻屬（Oryza）植物親緣關(guān)系更近，其分化時(shí)間約為19.7-31.0百萬年。共線性和轉(zhuǎn)錄組分析揭示了參與脫落層形成(ALF)和降解(ALD)的候選基因，并分析了這些基因在離層形成和降解過程中的表達(dá)特性。在中國菰基因組中，研究者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了水稻稻殼素生物合成基因簇中的MAS、CYP99A、CPS和KSL同源的基因。中國菰基因組的研究為其快速進(jìn)化提供了重要的理論基礎(chǔ)。

案例六

合作單位：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所

發(fā)表期刊：Genomics?Proteomics?Bioinformatics

影響因子：7.692

紫花苜蓿（Medicago?sativa?L.）是世界上最重要的牧草，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和產(chǎn)量。本研究結(jié)合PacBio組裝了中國廣泛栽培的品種“中苜4號(hào)”高質(zhì)量基因組（Size?2.74Gb），并利用Hi-C技術(shù)將93%序列錨定到32條染色體上（2n=4x=32），最終完成了同源四倍體四套基因組的完整組裝。在同源染色體之間共鑒定到34,922個(gè)等位基因。群體結(jié)構(gòu)分析表明，亞洲和南美苜蓿的遺傳多樣性低于歐洲苜蓿，表明地理位置可能影響苜蓿在當(dāng)?shù)剡m應(yīng)過程中的遺傳分化。全基因組關(guān)聯(lián)分析獲得101個(gè)與秋眠性、耐鹽性、營養(yǎng)品質(zhì)等27個(gè)重要農(nóng)藝性狀顯著關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記。該研究為苜蓿遺傳改良和新品種選育提供了重要支撐。

案例七

合作單位：福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所

發(fā)表期刊：Molecular?Ecology?Resources

影響因子：7.09

李子屬于薔薇科李屬，李樹在休眠期需要一定的低溫才能解除休眠。了解芽休眠和低溫需求調(diào)節(jié)的分子機(jī)制，對(duì)于李子品種選育和生產(chǎn)至關(guān)重要。本研究篩選出一個(gè)需冷量極低的中國李品種‘三月李’，并通過輻射誘變培育出保留了“三月李”低需冷量性狀的紅肉李品種‘福紅’。本研究基于PacBio、Hi-C等技術(shù)完成了‘三月李’高質(zhì)量基因組組裝（Size?282.38?Mb，contigN50=1.37Mb，掛載率99.73%）。研究發(fā)現(xiàn)其存在6個(gè)呈串聯(lián)重復(fù)分布的休眠調(diào)控關(guān)鍵基因DAM，其中PsDAM6的第五個(gè)外顯子存在一個(gè)長片段插入，導(dǎo)致外顯子缺失。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)“三月李”休眠花芽中PsDAM6基因的表達(dá)量顯著低于需冷量較高的‘芙蓉李’，而低溫處理抑制了PsDAM6的表達(dá)。這些結(jié)果表明PsDAM6可能是控制李需冷量的關(guān)鍵基因。“三月李”的基因組序列為闡明調(diào)控低溫需求的分子機(jī)制提供了寶貴的資源，也有助于鑒定與李樹其他重要農(nóng)藝性狀控制和分子育種有關(guān)的基因。

案例八

合作單位：北京林業(yè)大學(xué)

發(fā)表期刊：Horticulture?Research

影響因子：6.792

甘菊（Chrysanthemum?lavandulifolium）為菊屬植物中的二倍體物種，作為重要的觀賞植物，菊花不同的品種間的頭狀花序類型多樣，但頭狀花序發(fā)育的分子機(jī)制尚不清楚。本研究基于?Pacbio、Hi-C等技術(shù)完成了2.60?Gb高質(zhì)量染色體水平的甘菊參考基因組。結(jié)合甘菊頭狀花序發(fā)育的6個(gè)重要時(shí)期和其他菊科植物不同類型頭狀花序發(fā)育關(guān)鍵時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，MADS-box、TCP、NAC和LOB基因家族可能參與管狀花和舌狀花的分化。NAM和LOB30可能是頭狀花序上舌狀花和管狀花原基分化調(diào)控中的關(guān)鍵角色。本研究不僅為菊花提供了高質(zhì)量的參考基因組，而且為深入了解菊花頭狀花序類型多樣性的分子機(jī)制提供了依據(jù)。

案例九

合作單位：蘭州大學(xué)

發(fā)表期刊：Plant?Biotechnology?Journal

影響因子：9.803

芨芨草（Achnatherum?splendens）屬于禾本科針茅族芨芨草屬，擁有良好的耐鹽性和耐旱性，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本研究結(jié)合PacBio、Hi-C等技術(shù)，完成了1.17?Gb高質(zhì)量芨芨草基因組。比較基因組研究表明，芨芨草與水稻約5400萬年前發(fā)生分化，并在分化后（約18-20百萬年前）發(fā)生了特有WGD事件。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，特有的WGD事件引起了基因功能冗余和分化，增強(qiáng)了芨芨草的耐鹽性。本研究為物種的鹽適應(yīng)提供了基因組學(xué)見解，并為未來與其他單子葉植物的進(jìn)化和比較基因組學(xué)分析提供了新的遺傳資源。

案例十

合作單位：中科院南海海洋研究所

發(fā)表期刊：Genomics?Proteomics?Bioinformatics

影響因子：7.692

香港牡蠣（Crassostrea?hongkongensis）是一種我國華南沿海特有和優(yōu)勢(shì)經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)養(yǎng)殖物種，同時(shí)具有典型的固著生活方式和高度的左右殼不對(duì)稱形態(tài)。因此，本研究基于illumina、PcaBio與Hi-C等技術(shù)，最終完成?729.6?Mb香港牡蠣高質(zhì)量基因組組裝。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，牡蠣物種大約在92.1?百萬年前形成，大約始于白堊紀(jì)-古近紀(jì)滅絕事件末期。通過與比較基因組等聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)了同源異形框基因Antp的丟失和細(xì)胞外基質(zhì)基因家族的廣泛擴(kuò)張是驅(qū)動(dòng)牡蠣從附著到固著轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。同源轉(zhuǎn)錄因子（Pitx2和Rfx6）以及種系特異擴(kuò)張基因家族tyrosinase的不對(duì)稱表達(dá)，可能是殼不對(duì)稱形成的分子基礎(chǔ)。該研究成果為深入了解雙殼貝類生物演化及生物保護(hù)等方面提供了重要參考。

案例十一

合作單位：福建師范大學(xué)

發(fā)表期刊：Horticulture?Research

影響因子：6.792

無患子是一種環(huán)境友好的植物和可再生能源，其果實(shí)富含皂甙和油脂，被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)、生物柴油和生物化工。本研究基于PacBio?HiFi與Hi-C完成391Mb高質(zhì)量無患子基因組（Contig?N50=2.88?Mb）。與近緣種相比，在無患子基因組中擴(kuò)張與收縮的基因家族分別與細(xì)胞生長、脂質(zhì)代謝以及三萜生物合成等方面相關(guān)。對(duì)全國104份無患子重測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)受到選擇的基因高度參與防御反應(yīng)和生長發(fā)育、脂質(zhì)代謝、萜類和聚酮類代謝。GWAS分析檢測(cè)關(guān)聯(lián)的區(qū)域主要涉及到無患子中含油率、皂苷產(chǎn)出率、果實(shí)重量表型、果肉比、出籽率、出仁率等性狀。本研究為無患子科的進(jìn)一步研究提供了豐富的基因組資源，并為無患子優(yōu)良種質(zhì)資源篩選提供了重要的理論基礎(chǔ)。

案例十二

合作單位：廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所

發(fā)表期刊：Horticulture?Research

影響因子：6.792

龍眼（2n=2x=30）是無患子科熱帶/亞熱帶常綠果樹，具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。作者通過PacBio+Illumina+Hi-C等技術(shù)完成了大小為455.5Mb的高質(zhì)量龍眼栽培品種’雞蛋本'(JDB)基因組組裝（染色體掛載率98.7%）。來自中國南方五個(gè)省份的87份材料重測(cè)序分析結(jié)果表明，不同地理起源的栽培品種之間明顯的種群混雜和滲入，基因流檢測(cè)結(jié)果與龍眼遷徙史記錄一致。龍眼栽培品種的全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）確定了6個(gè)不同果實(shí)品質(zhì)性狀的QTL，并在Chr3上發(fā)現(xiàn)一個(gè)總可溶性固形物和種子重量共享的QTL。龍眼高質(zhì)量染色體水平基因組的破譯以及群體遺傳研究，為今后龍眼品種的分子研究和育種提供重要依據(jù)。

案例十三

合作單位：揚(yáng)州大學(xué)

發(fā)表期刊：The?Plant?Journal

影響因子：6.417

芡實(shí)屬于被子植物基部睡蓮科芡實(shí)屬，是水生植物葉片特殊形態(tài)及環(huán)境的適應(yīng)性進(jìn)化研究的良好材料。作者通過Nanopore與Hi-C等技術(shù)手段最終組裝完成了748.26?Mb的芡實(shí)基因組，contigN50=2.47?Mb。并重建了芡實(shí)的三套亞基因組（Sub1，Sub2，Sub3），揭示了芡實(shí)古三倍化的“兩步法”演化模式。轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果表明，WGT事件中保留的多拷貝基因?qū)蛯?shí)中成熟葉、花、果實(shí)和種子等組織的進(jìn)化非常重要；編碼生長素反應(yīng)因子（ARF）等激素相關(guān)基因、GRF基因家族、核糖體蛋白基因、能量轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的SWEET基因家族的擴(kuò)增與葉快速生長相關(guān)。芡實(shí)高質(zhì)量的基因組研究提供了物種多倍體化進(jìn)行基因組進(jìn)化的新見解，也為葉片發(fā)育的適應(yīng)性進(jìn)化提供了重要的理論基礎(chǔ)。

案例十四

合作單位：浙江農(nóng)林大學(xué)

發(fā)表期刊：Plant?Communications

主要研究內(nèi)容：常綠藍(lán)莓（2n=2x=24）可與北方高叢藍(lán)莓雜交，培育出適應(yīng)亞熱帶地區(qū)栽培生產(chǎn)的南方高叢藍(lán)莓，為藍(lán)莓育種提供了寶貴的資源。作者結(jié)合Nanopore、Illumina、Hi-C等技術(shù)完成562.96Mb高質(zhì)量常綠藍(lán)莓基因組的組裝（ContigN50=1.50?Mb）。常綠藍(lán)莓和高叢藍(lán)莓在~11.72?Mya發(fā)生分化，其祖先在~19.14?Mya時(shí)與蔓越莓發(fā)生分化。MAIN和MAIN?like?1等相關(guān)基因發(fā)生擴(kuò)張可能是由于亞熱帶地區(qū)光照條件的改變以及環(huán)境脅迫導(dǎo)致?；驍U(kuò)增和串聯(lián)重復(fù)分析表明，防御和開花相關(guān)基因可能在常綠藍(lán)莓適應(yīng)亞熱帶環(huán)境中發(fā)揮作用。通過比較果皮、果肉、葉片的RNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)了常綠藍(lán)莓中越桔屬物種的角質(zhì)層生物合成途徑，這一結(jié)果為漿果顏色培育提供了重要的參考。本研究為商業(yè)化的多倍體藍(lán)莓研究提供了重要的研究模型，同時(shí)也為越橘屬的演化提供了參考。

案例十五

合作單位：中國林科院林業(yè)研究所

發(fā)表期刊：Plant?Biotechnology?Journal

影響因子：9.803

沙棘（Hippophae?rhamnoides）是胡頹子科的一種具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值的植物，具有豐富的生物和藥理活性物質(zhì)。本研究基于PacBio與Hi-C等技術(shù)完成了對(duì)蒙古沙棘（H.rhamnoide?subsp.mongolica）高質(zhì)量基因組組裝（Size?849?Mb；contigN50?2.15?Mb）。結(jié)合比較基因組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組以及重測(cè)序等方法，揭示了額外的全基因組復(fù)制事件促進(jìn)了沙棘脂肪酸和抗壞血酸生物合成相關(guān)基因的擴(kuò)張，并篩選得到GalLDH、GMPase和ACC、TER等調(diào)控沙棘果實(shí)不飽和脂肪酸和抗壞血酸含量的關(guān)鍵基因，這些基因受到沙棘基因組WGD的擴(kuò)張并伴隨基因組分離重組而分散在不同染色體上。本研究為沙棘植物化學(xué)創(chuàng)新的分子基礎(chǔ)提供了新的見解，并為探索胡頹子科的進(jìn)化和分子育種提供了寶貴的資源。

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