华南农业大学公布辣椒高质量染色体级别的三代拼接参考基因组

2022年6月16日，华南农业大学园艺学院在《Nature Communications》杂志上发表了题为“The 3D architecture of the pepper genome and its relationship to function and evolution” 的研究论文。该论文以华南农业大学辣椒课题组培育的优良辣椒自交系59号为材料，首次报道了辣椒高质量染色体级别的三代拼接参考基因组，并通过整合高分辨率Hi-C图谱与表观组、转录组以及遗传变异数据，探索了其三维基因组结构的基本特征以及与基因组功能和进化的关系。辣椒基因组虽然具有与哺乳动物类似拓扑结合域（Topologically associating domains，TADs），但其形成方式与功能并不完全一样。它们的边界是染色体重排的热点区，该区域的序列高度保守，说明它们的结构完整性对基因组功能有益。也证实了虽然染色质构象能够广泛预测转录上的量化差异，但其并不能直接解释组织间基因差异表达。综上所述，辣椒染色质三维结构主要由转录工厂模型介导的异染色质折叠驱动，并且这种结构是有潜在功能性，可能普遍适应于其他大型植物基因组。目前，课题组已经收集和创制了1 500余份辣椒种质资源，该论文获得的高质量三代基因组组装和三维基因组结构解析，为辣椒重要农艺性状（辣椒素等）和杂种优势形成机理的研究以及分子设计育种提供了重要的理论和数据支撑，对后续植物三维基因组的计算建模以及基因工程技术的发展也具有重要的参考价值。