成功案例（IF=13.8）| 基因组de novo联合Hi-C组装萝卜高质量基因组

1  研究背景

萝卜（Raphanus sativus L.）是世界范围内重要的根茎蔬菜作物。肉质主根是最重要的可食器官，提供了许多有益的营养物质，包括碳水化合物、矿物质、核黄素、植物化学物质和膳食纤维。然而，尽管萝卜具有生物学独特性和良好的营养价值，但其分子遗传学研究进展较其近缘作物要慢得多，这部分归因于迄今为止基因组组装和注释获得的信息有限。高质量基因组组装是分离鉴定基因组结构变异、解析目标性状形成遗传机制的重要基础。近年来，虽有不同萝卜基因组图谱陆续公布，然而在基因组完整度、着丝粒区域组装和基因功能注释等方面仍需进一步提升。

2023年1月17日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院萝卜遗传育种团队在植物学领域权威期刊Plant Biotechnology Journal在线发表“A chromosome-level genome assembly of radish (Raphanus sativus L.) reveals insights into genome adaptation and differential bolting regulation ”一文。该研究报道了萝卜晚抽薹种质‘NAU-LB’染色体级别高质量基因组序列图谱。该研究结果丰富了萝卜基因组序列资源，为研究萝卜基因组遗传变异特征构建了重要序列资源平台，将为解析萝卜重要园艺性状形成机制提供坚实数据支撑与理论基础。

2  研究思路

图1 研究思路

3  研究结论

本研究作者利用Illumina、PacBio、BioNano与Hi-C等技术对萝卜‘NAU-LB’进行从头组装，获得基因组序列总长度为476.32Mb，其中448.12Mb锚定到9条染色体上，挂载率为94.08%。作者利用着丝粒特异组蛋白CENH3抗体采用ChIP-seq与荧光原位杂交 (FISH) 技术，使得着丝粒区域高度重复序列组装的连续性得到大幅度提升。通过比较基因组分析，鉴定出SNPs、InDels及SVs等遗传变异。在大片段InDels中，作者发现‘NAU-LB’的RsVRN1基因启动子536bp处存在一个647bp插入片段，荧光素酶试验分析表明，该插入显著降低RsVRN1In-536单倍型基因启动子活性。通过萝卜肉质根酵母文库筛选，结合Y1H、EMSA与双荧光素酶分析，鉴定出DOF类转录因子RsCDF3特异结合RsVRN1In-536基因启动子647bp插入中DOF结合元件 (5'-TACTTTAT-3')，并显著抑制RsVRN1基因转录水平。异源转化拟南芥植株表明RsCDF3基因为抽薹开花负调控因子，初步揭示了其不依赖于CO/FT基因的抽薹开花转录调控通路。进一步遗传分析表明，携带RsVRN1In-536等位基因的F2株系抽薹时间明显晚于仅携带RsVRN1Del-536等位基因的株系，表明RsVRN1In-536等位基因可用于晚抽薹萝卜种质遗传改良与创新利用。该基因组资源为促进比较基因组分析和加速萝卜基因组引导育种和改进提供了有价值的信息。