Plant Communications ▏蔬菜花卉所钱伟团队破译菠菜YY雄株的完整基因组并揭示Y染色体进化与着丝粒结构

       近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所钱伟团队破译了菠菜YY雄株的完整基因组并揭示Y染色体的演化与着丝粒结构，相关成果以“A complete telomere-to-telomere assembly of Spinacia oleracea genome reveals Y chromosome evolution and centromere landscape”为题发表在知名期刊Plant Communications《植物通讯》上。

       菠菜（Spinacia oleracea L.）是典型的雌雄异株蔬菜作物，性别分化的研究对于菠菜杂交育种具有重要意义。此前，团队完成了菠菜YY型雄株（含有两条Y染色体）的基因组图谱（Sp_YY_v1），并鉴定到了菠菜性别决定区域。但受限于测序技术，Sp_YY_v1基因组仍然存在74个未挂载的序列以及109个缺口。

       本研究利用HiFi、Ultra-long ONT、Iso-seq等技术构建了无间隙（gap-free）、从端粒到端粒（T2T）的菠菜YY雄株基因组Sp_YY_v2。基因组大小为926 Mb，成功鉴定到6个着丝粒和12个端粒区域，共注释了28,247个基因，BUSCO值为99.3%。该研究鉴定到了14,248个Y染色体特异的SNPs，群体分析揭示了菠菜栽培种与野生近缘种S. turkestanica的Y染色体存在基因交流，并鉴定出三个具有不同单倍型的Y染色体类群（YG1-YG3），其分化集中在重组抑制区域如近着丝粒区域以及性别连锁区域。菠菜着丝粒区域不具备典型卫星序列，主要为CRM逆转座子。研究发现着丝粒内存在基因，其密度与CRM拷贝数呈正相关，且这些基因多为逆转录酶基因，可能促进CRM扩增。该高质量T2T基因组为研究菠菜性别决定机制、性染色体演化和着丝粒功能提供了关键资源，对菠菜遗传改良具有重要意义。

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所折红兵研究员、刘志远研究员为本文的共同第一作者，中国农业科学院蔬菜花卉研究所钱伟研究员为本文的共同通讯作者。本研究得到了蔬菜生物育种全国重点实验室、中国农业科学院青年创新专项（Y2023QC07）、中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）以及现代农业产业技术体系项目（CARS-23-A-17）的资助。

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590346225001725