Horticulture Research | 基因组所张兴坦团队发表首个榕属植物对叶榕完整基因组

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）张兴坦团队发布了首个榕属植物对叶榕端粒到端粒完整基因组，修正了原有基因组中存在的大量的间隙和组装错误，大幅提升了对叶榕基因组的连续性、完整性和准确性。相关研究成果发表在《园艺研究（Horticulture research）》上。

榕树是桑科榕属800多种植物的统称，广泛分布于热带和亚热带地区，榕属植物包含6个亚属，分别是白肉榕亚属、榕亚属、无花果亚属、糙叶榕亚属、聚果榕亚属和薜荔榕亚属，其中对叶榕（Ficus hispida）属于聚果榕亚属，是典型的功能雌雄异株植物，解析对叶榕基因组对生物学性状解析和基因功能的研究至关重要，然而，原有基因组中存在大量的信息缺失和组装错误，阻碍了进一步研究。

因此，研究团队综合利用Pacbio HiFi、Oxford Nanopore ultra-long和Hi-C等多种测序技术，在原有基因组基础上重新组装、完善，发布了首个榕属植物对叶榕端粒到端粒（T2T）完整基因组，该基因组大小371.8Mb，N50为23.1Mb，所有序列均挂载到14条染色体上，成功注释了26642个编码蛋白基因，经评估，基因组完整度达98.7%，对叶榕T2T基因组的连续性、完整性和准确性均得到了大幅提升。

对叶榕端粒到端粒基因组

在此基础上，研究基于不同性别的重测序数据reads覆盖度、Fst和Pi分析，将之前报道的 2Mb 雄性特异性区域扩展为 7.2 Mb区域（图2B和2C），该区域包含96.39%的重复序列。基因注释显示，该区域包含53个编码蛋白基因，除了之前报道的性别决定候选MADS-box基因AG2和AG3外，新预测了51个基因。基因拷贝数研究显示在常染色体区域还存在一个MADS-box蛋白基因AG1。转录组数据分析发现，AG2和AG3在雄花不同发育时期高表达，雄性特异区域的基因表达极低，而AG1在不同性别不同组织中均有表达（图2D），说明AG2和AG3是控制雄花发育的关键基因；进一步的甲基化分析发现，雄性特异区域基因的基因体和启动子区域均呈现高甲基化状态（图2E），表明甲基化可能影响了该区域基因的表达。基于基因表达谱，通过mutual ranking算法构建了雄性和雌性花不同发育时期的基因调控网络；调控网络揭示AG2和AG3调控雄蕊发育，AG1基因主要负责调控雌花的防御反应和次生代谢过程。本研究首次完成了榕属对叶榕完整的T2T基因组和性别决定区域，进一步确定了性别候选基因，为研究榕属植物重要特征和性别决定提供了重要资源。

图2 | 对叶榕基因组和性别决定区域

中国农业科学院深圳农业基因组研究所博士后廖振阳为论文第一作者，廖振阳博士后和张兴坦研究员为论文共同通讯作者。中国科学院西双版纳热带植物园王刚研究员、江西九江学院张化浩研究员等参与了该研究。此研究得到了国家自然科学基金及江西省青年科学基金重点项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad257