百迈客基因组研究合作项目陆续见刊,一季度成功助力15余篇研究成果Online于国际知名期刊,这些项目中,百迈客有幸作为共同作者or参与其中基因组测序or基因组组装分析等相关工作。文章既是实力的认可,也是服务的肯定!接下来,让我们一起随着时间线看看这些高质量的文章都挖掘了怎样精彩的故事~

案例一

合作单位:东北师范大学

发表期刊:Molecular Plant

影响因子:13.162

六倍体普通小麦(Triticum aestivum, BBAADD)是全球范围内的主要粮食作物。其中,A和D亚基因组的二倍体祖先已经明晰,B亚基因组的二倍体祖先来自于山羊草属Sitopsis组的物种,但确切来源还存在争议。本研究组装了所有Sitopsis组的5个物种的染色体水平基因组;并部分组装了无芒山羊草(Aegilops mutica)的基因组用于系统发育分析。研究结果表明,六倍体普通小麦中的B套亚基因组的供体可能是一个已经灭绝的山羊草属Sitopsis组二倍体物种。研究还鉴定了小麦-山羊草复合群在演化过程中的种间特异性遗传渐渗现象。五个Sitopsis组物种基因组大小的差异主要是由于独立的物种分化后转座子扩张所导致的。作者还鉴定了一系列与重要农艺性状相关的Sitopsis基因,可用于未来小麦的育种改良。这些新组装的基因组资源为小麦-山羊草复合群的演化和遗传改良提供了重要的研究思路。

案例二

合作单位:华南农业大学

发表期刊:Nature Genetics

影响因子:38.331

荔枝(Litchi chinensis)属于无患子科,是一种风味独特的热带水果。“妃子笑”是荔枝广栽品种之一,基因组具有高度杂合(~2.27%)。本研究通过Ilumina、PacBio、HiC和10X等技术构建了两套高质量的“妃子笑”单倍型基因组(Size 470 Mb)。比较发现,共有13517个等位基因在不同组织中差异表达。对72份荔枝材料进行重测序分析发现,荔枝发生过两次独立的驯化事件。驯化于来自云南的一个野生群体的极早熟荔枝品种主要与“妃子笑”的其中一个单倍型对应;而独立驯化于来自海南的一个野生群体的晚熟荔枝品种则与另外一个单倍型对应。早熟荔枝品种可能是极早熟荔枝品种与晚熟荔枝品种的杂交形成的,在广东培育而成。研究发现,包含一对CO-like基因的3.7kb序列的缺失变异可能调控着不同荔枝品种间的果实成熟差异。本研究为荔枝的驯化历史提供了新的视野,同时也为加速荔枝及相关作物的育种改良提供了宝贵资源。

案例三

合作单位:西南大学

发表期刊:Horticulture Research

影响因子:6.792

桑树(Morus spp.)是一种重要的经济林木,是家蚕的主要食用植物,并在中药中有多种用途。桑树属有两个基本染色体数目(Morus notabilis n=7;Morus alba n=14)的报道,但它们之间的进化历史和关系尚不清楚。本研究利用Nanopore、Hi-C等技术,组装了染色体级别高质量的川桑(M. notabilis)基因组(Size 547 Mb;ContigN50=4.48 Mb)。川桑的6条染色体与白桑的14条染色体具有较高共线性,川桑和白桑的有丝分裂中期到减数分裂终变期过程中均存在染色体融合现象,并通过荧光原位杂交进一步证实。这也是川桑基因组只有6条染色体的原由。研究发现,长末端重复的反转录转座子是桑树基因组分化和进化的主要驱动因素。本研究为桑树的进化研究提供了重要的见解和坚实的基础,从而加速了桑树品种的遗传改良。

案例四

合作单位:中国检科院植物检疫研究所

发表期刊:Communications Biology

影响因子:6.261

橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)是世界重大入侵害虫,被列入我国首批重点管理外来入侵物种名录。本研究借助三代PacBio和HiC等测序技术,构建了高质量染色体水平的橘小实蝇基因组(Size 542.04 Mb;contigN50=1.12Mb)。比较基因组研究发现,DDE超家族核酸内切酶、热休克蛋白Hsps、嗅觉受体ORs等基因家族在橘小实蝇中发生显著扩张。结合转录组分析,发现p38MAPK信号通路在橘小实蝇快速适应新环境的过程中发挥重要作用,并且可能是橘小实蝇在非生物胁迫下维持稳态机制的核心。橘小实蝇基因组中存在大量的基因复制事件,DDEs中约三分之一的基因发生片段复制,推测其与橘小实蝇复合体的形成密切相关。本研究将有助于进一步深入了解其复杂的种群结构,并对于全面了解害虫对逆境的耐受机制、制定创新的害虫防治策略具有重要的科学意义和理论依据。

案例五

合作单位:中国农业科学院烟草研究所

发表期刊:Communications Biology

影响因子:6.261

中国菰(Zizania latifolia)属于禾本科稻族菰属,是东亚和东南亚一种珍贵的药用同源谷物。本研究通过Nanopore、Hi-C等技术完成了高质量中国菰基因组(Size 547.38Mb;Contig N50=4.78 Mb),挂载率高达99.63%。系统发育分析发现,中国菰与假稻(Leersia perrieri)和稻属(Oryza)植物亲缘关系更近,其分化时间约为19.7-31.0百万年。共线性和转录组分析揭示了参与脱落层形成(ALF)和降解(ALD)的候选基因,并分析了这些基因在离层形成和降解过程中的表达特性。在中国菰基因组中,研究者进一步发现了水稻稻壳素生物合成基因簇中的MAS、CYP99A、CPS和KSL同源的基因。中国菰基因组的研究为其快速进化提供了重要的理论基础。

案例六

合作单位:中国农业科学院动物科学研究所

发表期刊:Genomics Proteomics Bioinformatics

影响因子:7.692

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上最重要的牧草,具有较高的营养价值和产量。本研究结合PacBio组装了中国广泛栽培的品种“中苜4号”高质量基因组(Size 2.74Gb),并利用Hi-C技术将93%序列锚定到32条染色体上(2n=4x=32),最终完成了同源四倍体四套基因组的完整组装。在同源染色体之间共鉴定到34,922个等位基因。群体结构分析表明,亚洲和南美苜蓿的遗传多样性低于欧洲苜蓿,表明地理位置可能影响苜蓿在当地适应过程中的遗传分化。全基因组关联分析获得101个与秋眠性、耐盐性、营养品质等27个重要农艺性状显著关联的SNP标记。该研究为苜蓿遗传改良和新品种选育提供了重要支撑。

案例七

合作单位:福建省农业科学院果树研究所

发表期刊:Molecular Ecology Resources

影响因子:7.09

李子属于蔷薇科李属,李树在休眠期需要一定的低温才能解除休眠。了解芽休眠和低温需求调节的分子机制,对于李子品种选育和生产至关重要。本研究筛选出一个需冷量极低的中国李品种‘三月李’,并通过辐射诱变培育出保留了“三月李”低需冷量性状的红肉李品种‘福红’。本研究基于PacBio、Hi-C等技术完成了‘三月李’高质量基因组组装(Size 282.38 Mb,contigN50=1.37Mb,挂载率99.73%)。研究发现其存在6个呈串联重复分布的休眠调控关键基因DAM,其中PsDAM6的第五个外显子存在一个长片段插入,导致外显子缺失。转录组分析发现“三月李”休眠花芽中PsDAM6基因的表达量显著低于需冷量较高的‘芙蓉李’,而低温处理抑制了PsDAM6的表达。这些结果表明PsDAM6可能是控制李需冷量的关键基因。“三月李”的基因组序列为阐明调控低温需求的分子机制提供了宝贵的资源,也有助于鉴定与李树其他重要农艺性状控制和分子育种有关的基因。

案例八

合作单位:北京林业大学

发表期刊:Horticulture Research

影响因子:6.792

甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)为菊属植物中的二倍体物种,作为重要的观赏植物,菊花不同的品种间的头状花序类型多样,但头状花序发育的分子机制尚不清楚。本研究基于 Pacbio、Hi-C等技术完成了2.60 Gb高质量染色体水平的甘菊参考基因组。结合甘菊头状花序发育的6个重要时期和其他菊科植物不同类型头状花序发育关键时期的转录组分析发现,MADS-box、TCP、NAC和LOB基因家族可能参与管状花和舌状花的分化。NAM和LOB30可能是头状花序上舌状花和管状花原基分化调控中的关键角色。本研究不仅为菊花提供了高质量的参考基因组,而且为深入了解菊花头状花序类型多样性的分子机制提供了依据。

案例九

合作单位:兰州大学

发表期刊:Plant Biotechnology Journal

影响因子:9.803

芨芨草(Achnatherum splendens)属于禾本科针茅族芨芨草属,拥有良好的耐盐性和耐旱性,具有重要的经济价值。本研究结合PacBio、Hi-C等技术,完成了1.17 Gb高质量芨芨草基因组。比较基因组研究表明,芨芨草与水稻约5400万年前发生分化,并在分化后(约18-20百万年前)发生了特有WGD事件。结合转录组分析发现,特有的WGD事件引起了基因功能冗余和分化,增强了芨芨草的耐盐性。本研究为物种的盐适应提供了基因组学见解,并为未来与其他单子叶植物的进化和比较基因组学分析提供了新的遗传资源。

案例十

合作单位:中科院南海海洋研究所

发表期刊:Genomics Proteomics Bioinformatics

影响因子:7.692

香港牡蛎(Crassostrea hongkongensis)是一种我国华南沿海特有和优势经济水产养殖物种,同时具有典型的固着生活方式和高度的左右壳不对称形态。因此,本研究基于illumina、PcaBio与Hi-C等技术,最终完成 729.6 Mb香港牡蛎高质量基因组组装。系统发育分析表明,牡蛎物种大约在92.1 百万年前形成,大约始于白垩纪-古近纪灭绝事件末期。通过与比较基因组等联合分析,发现了同源异形框基因Antp的丢失和细胞外基质基因家族的广泛扩张是驱动牡蛎从附着到固着转变的关键。同源转录因子(Pitx2和Rfx6)以及种系特异扩张基因家族tyrosinase的不对称表达,可能是壳不对称形成的分子基础。该研究成果为深入了解双壳贝类生物演化及生物保护等方面提供了重要参考。

案例十一

合作单位:福建师范大学

发表期刊:Horticulture Research

影响因子:6.792

无患子是一种环境友好的植物和可再生能源,其果实富含皂甙和油脂,被广泛用于生物医学、生物柴油和生物化工。本研究基于PacBio HiFi与Hi-C完成391Mb高质量无患子基因组(Contig N50=2.88 Mb)。与近缘种相比,在无患子基因组中扩张与收缩的基因家族分别与细胞生长、脂质代谢以及三萜生物合成等方面相关。对全国104份无患子重测序分析发现,大多数受到选择的基因高度参与防御反应和生长发育、脂质代谢、萜类和聚酮类代谢。GWAS分析检测关联的区域主要涉及到无患子中含油率、皂苷产出率、果实重量表型、果肉比、出籽率、出仁率等性状。本研究为无患子科的进一步研究提供了丰富的基因组资源,并为无患子优良种质资源筛选提供了重要的理论基础。

案例十二

合作单位:广东省农业科学院果树研究所

发表期刊:Horticulture Research

影响因子:6.792

龙眼(2n=2x=30)是无患子科热带/亚热带常绿果树,具有丰富的营养价值与经济价值。作者通过PacBio+Illumina+Hi-C等技术完成了大小为455.5Mb的高质量龙眼栽培品种’鸡蛋本'(JDB)基因组组装(染色体挂载率98.7%)。来自中国南方五个省份的87份材料重测序分析结果表明,不同地理起源的栽培品种之间明显的种群混杂和渗入,基因流检测结果与龙眼迁徙史记录一致。龙眼栽培品种的全基因组关联分析(GWAS)确定了6个不同果实品质性状的QTL,并在Chr3上发现一个总可溶性固形物和种子重量共享的QTL。龙眼高质量染色体水平基因组的破译以及群体遗传研究,为今后龙眼品种的分子研究和育种提供重要依据。

案例十三

合作单位:扬州大学

发表期刊:The Plant Journal

影响因子:6.417

芡实属于被子植物基部睡莲科芡实属,是水生植物叶片特殊形态及环境的适应性进化研究的良好材料。作者通过Nanopore与Hi-C等技术手段最终组装完成了748.26 Mb的芡实基因组,contigN50=2.47 Mb。并重建了芡实的三套亚基因组(Sub1,Sub2,Sub3),揭示了芡实古三倍化的“两步法”演化模式。转录组研究结果表明,WGT事件中保留的多拷贝基因对芡实中成熟叶、花、果实和种子等组织的进化非常重要;编码生长素反应因子(ARF)等激素相关基因、GRF基因家族、核糖体蛋白基因、能量转运相关的SWEET基因家族的扩增与叶快速生长相关。芡实高质量的基因组研究提供了物种多倍体化进行基因组进化的新见解,也为叶片发育的适应性进化提供了重要的理论基础。

案例十四

合作单位:浙江农林大学

发表期刊:Plant Communications

主要研究内容:常绿蓝莓(2n=2x=24)可与北方高丛蓝莓杂交,培育出适应亚热带地区栽培生产的南方高丛蓝莓,为蓝莓育种提供了宝贵的资源。作者结合Nanopore、Illumina、Hi-C等技术完成562.96Mb高质量常绿蓝莓基因组的组装(ContigN50=1.50 Mb)。常绿蓝莓和高丛蓝莓在~11.72 Mya发生分化,其祖先在~19.14 Mya时与蔓越莓发生分化。MAIN和MAIN like 1等相关基因发生扩张可能是由于亚热带地区光照条件的改变以及环境胁迫导致。基因扩增和串联重复分析表明,防御和开花相关基因可能在常绿蓝莓适应亚热带环境中发挥作用。通过比较果皮、果肉、叶片的RNA-seq分析,发现了常绿蓝莓中越桔属物种的角质层生物合成途径,这一结果为浆果颜色培育提供了重要的参考。本研究为商业化的多倍体蓝莓研究提供了重要的研究模型,同时也为越橘属的演化提供了参考。

案例十五

合作单位:中国林科院林业研究所

发表期刊:Plant Biotechnology Journal

影响因子:9.803

沙棘(Hippophae rhamnoides)是胡颓子科的一种具有经济和生态价值的植物,具有丰富的生物和药理活性物质。本研究基于PacBio与Hi-C等技术完成了对蒙古沙棘(H.rhamnoide subsp.mongolica)高质量基因组组装(Size 849 Mb;contigN50 2.15 Mb)。结合比较基因组、转录组、代谢组以及重测序等方法,揭示了额外的全基因组复制事件促进了沙棘脂肪酸和抗坏血酸生物合成相关基因的扩张,并筛选得到GalLDH、GMPase和ACC、TER等调控沙棘果实不饱和脂肪酸和抗坏血酸含量的关键基因,这些基因受到沙棘基因组WGD的扩张并伴随基因组分离重组而分散在不同染色体上。本研究为沙棘植物化学创新的分子基础提供了新的见解,并为探索胡颓子科的进化和分子育种提供了宝贵的资源。

截至目前,百迈客已有10年+的基因组+群体研究经验,基因组项目成功案例百余篇;影响因子:1200+ 。其中包含cell(IF 41.582)、8篇Nature Genetics(IF 38.331);9篇Molecular Plant(IF 13.164);5篇Nature communications(IF:14.912)等国内外具有高影响力的高分期刊。

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