8月26日，四川农业大学沈亚欧课题组在期刊《The Crop Journal》上发表了题为“Genome assembly of the maize inbred line A188 provides a new reference genome for functional genomics”的研究论文。该研究构建了自交系A188的高质量基因组图谱，发现了调控A188较高胚愈伤组织诱导能力的候选基因，为阐明玉米胚愈伤组织形成的分子机制提供了一个方便的工具，为构建玉米全基因组以及阐明基因型和表型之间的联系提供了参考资料。
遗传转化已成为阐明植物基因功能的有效途径。然而，玉米的遗传转化高度依赖于使用幼胚诱导的胚性愈伤组织（EC）。但只有包括自交系A188、B104、H99、C01等品种在内的少数品系能够有效形成EC。公共自交系A188的幼胚诱导形成EC的效率为100%。但其他玉米自交系如B73和Mo17诱导EC的成功率都很低。通过对A188、B73、Mo17和W22的EC形成率及其他表型的比较，认为A188/B73、A188/Mo17和A188/W22是进行这些性状遗传和分子研究的理想玉米株系。因此构建高质量的A188参考基因组有助于鉴定EC诱导和其他农艺性状的分子机制。
表1 4个自交系的农艺性状表型比较
（数据引自文献[1]）
图1 A188、B73、Mo17和W22自交系间的性状差异（图片引自文献[1]）
该研究利用PacBio Sequel平台对A188基因组进行测序和组装，共获得224.03 Gb数据，测序深度为104x，Contig N50大小为1.06 Mb。利用Bionano技术，基于B73_RefGen_V4基因组将295个Scaffolds（2084.35 Mb，占最终基因组组装的94.30%）锚定于10条染色体上，Scaffold N50大小为11.61 Mb，最终组装基因组大小为2207.74 Mb。研究在A188基因组中还预测了44,653个高可信度的蛋白编码基因，发现了62,058个功能已经被注释并保存在公共数据库中的基因。进一步将B73、Mo17和W22的染色体与A188的染色体进行比较分析发现，A188基因中约30%的基因与B73、Mo17和W22基因组存在较大的结构变异，推测这可能是导致自交系间蛋白质差异较大且发生表型差异的原因。
图2 A188基因组特征（图片引自文献[1]）
有文献报道利用B73和WCIC2（包含多个A188片段的近等基因系）衍生的F3:4群体，精细定位了一个与胚性愈伤组织诱导相关的基因座（chr3:178772856-181826658），基因座大小为3.06 Mb。为了鉴定调控EC诱导的候选基因，该研究将这3.06 Mb的B73片段与A188基因组进行了比对，并在A188中鉴定到一个3.89 Mb的同源片段。在此片段中，A188鉴定出4个同源性大片段结构变异（LSV）基因和4个非同源性LSV基因。根据文献报道的A188的转录组数据，在愈伤组织诱导过程中，ZmY09GFa039032和ZmY09GFa039032在A188和C01中表达量高于Mo17和B73。上述数据证明，同源性和非同源性LSV基因，以及差异表达基因ZmY09GFa039032和ZmY09GFa038775都是影响A188组织培养能力的候选基因。
图3 影响A188组织培养能力的候选基因位点（图片引自文献[1]）
本研究构建了玉米自交系A188的高质量参考基因组，鉴定了与其他3个自交系相比存在结构变异的基因。新的基因组图谱构建为玉米功能基因研究提供了资源，有助于鉴定玉米EC诱导和其他农艺性状的分子机制，为基因功能和进化分析提供了宝贵资料。
参考文献
1. F Ge, J Qu, P Liu., et al. Genome assembly of the maize inbred line A188 provides a new reference genome for functional genomics[J]. The Crop Journal, (2021).
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