核桃(Juglans regia)属于胡桃科核桃属,是世界重要的木本油料和珍贵用材树种,核桃坚果位居世界“四大坚果”之首,具有很高的营养价值。我国是核桃资源大国,其核桃种植面积和产量均居世界首位。
中国林业科学研究院林业研究所联合上海师范大学、中国科学院计算技术研究所和西藏农牧学院开展了核桃基因组深入研究,他们基于二代和三代测序,并结合Hi-C、遗传图谱和物理图谱获得了核桃高质量、染色体水平的基因组序列,该基因组大小为540 Mb,Contig N50为3.34 Mb,注释了39,432个基因。基于高质量基因组图谱,对黑核桃、野核桃和核桃楸等5个种的contig序列进行排序和定向,得到了5个种的假染色体级别基因组序列。共线性分析发现核桃的两个亚基因组共同保留将近一万个旁系同源基因,对全基因组复制时间的估计(大约两千多万年前)发现,编码基因每百万年丢失的頻率为0.56%至1.62%,在进化过程中亚基因组间同源区域中基因出现系统性的丢失或移除现象。
该研究成果于2020年1月31日在《Plant Biotechnology Journal》杂志以题为A high-quality walnut genome assembly reveals extensive gene expression divergences after whole-genome duplication(高质量核桃基因组序列揭示了全基因组复制后显著的基因表达分化)在线发表。高质量的核桃基因组序列为核桃的遗传改良以及核桃科植物的比较基因组学及演化研究奠定了重要的基础。
中国林业科学研究院林业研究所张俊佩博士、上海师范大学张闻婷博士是论文的共同第一作者,中国林业科学研究院林业研究所裴东研究员是通讯作者。研究工作得到了林木遗传育种国家重点实验室的经费支持(CAFYBB2019ZY001)。