由广西林科院牵头,联合中国林科院热林所、广西国有维都林场、广西北部湾大学等单位,成功完成香花油茶(Camellia osmantha)同源六倍体单倍型分辨率染色体水平基因组组装,相关成果正式发表于国际期刊Scientific Data,为多倍体油茶分子育种与进化研究奠定关键基础。

多倍体植物基因组组装是基因组学领域的重要技术瓶颈,其中同源多倍体因等位序列高度相似、重复序列多、染色体组数复杂,组装难度显著高于异源多倍体。本研究整合PacBioHiFi测序、Hi-C染色质构象捕获及RNA-seq技术,采用迭代分型组装策略,经Hifiasm初步组装、Purge Haplotigs五轮分型拆分高度相似的等位序列,并结合Hi-C数据挂载染色体,最终将11.08 Gb(77.05%)序列锚定至90条染色体,成功构建同源六倍体油茶单倍型分辨率染色体水平基因组,获得6套完整单倍型;其最优单倍型Contig N50达1.69 Mb,Scaffold N50为166.34 Mb,BUSCO完整性95.79%,LAI指数14.19,短读长比对率97.44%,组装质量达到参考基因组标准。此外,基于Ks分布与基因组共线性分析,明确香花油茶为同源六倍体,为其多倍体进化机制研究提供了直接的基因组证据。
在基因组注释方面,研究在最优单倍型中预测蛋白编码基因60,212个,功能注释率为99.26%;鉴定转录因子3,269个、抗病基因类似物2,655个,注释油脂合成关键基因80个及开花调控基因497个,系统解析了高产、高油、强抗逆等重要性状的遗传基础,实现油茶育种从表型选择向基因定位的跨越,为分子育种提供关键数据支撑。

香花油茶为山茶科山茶属短柱茶组的油料树种,广西林科院油茶团队自2005年开始围绕该物种开展良种选育工作,历经近20年,成功选育出了“义系列”良种,实现种植3年试产、5年丰产,为破解传统油茶种植收益见效慢的难题提供了突破性品种支撑。目前,团队已经选育出了香花油茶第二代“安系列”良种,此次破译香花油茶同源六倍体基因组对支撑香花油茶育种体系的构建以及油茶产业的高质量发展均有重要意义。
广西林科院油茶研究团队张照远正高级工程师、郝丙青高级工程师及中国林科院热林所李梅副研究员为论文共同第一作者,广西林科院叶航正高级工程师、中国林科院热林所甘四明研究员为论文共同通讯作者。研究得到广西重点研发计划及广西科技人才与基地项目的资助。