從繁花碩果的園藝種質(zhì)馴化到作物抗逆、優(yōu)異性狀的精準(zhǔn)選育園藝作物的物種演化與品種改良始終藏著一套染色體層面的隱秘調(diào)控邏輯。著絲粒是染色體上確保細(xì)胞分裂中姐妹染色單體正確分離的核心功能元件。然而著絲粒區(qū)域高度重復(fù)的DNA序列使其長期成為基因組組裝的“最后堡壘”傳統(tǒng)測序技術(shù)難以跨越這些重復(fù)區(qū)域著絲粒因此被稱為基因組中的“暗物質(zhì)”。隨著T2T端粒到端粒完整基因組組裝技術(shù)的成熟落地基因組無缺口精準(zhǔn)解析成為現(xiàn)實(shí)徹底打破了傳統(tǒng)技術(shù)的局限。如今科研領(lǐng)域得以完整破譯園藝作物著絲粒的完整序列、精細(xì)結(jié)構(gòu)與變異特征清晰捕捉轉(zhuǎn)座元件增殖、染色體倒位、片段插入缺失等結(jié)構(gòu)變異驅(qū)動著絲粒演化的核心機(jī)制解鎖葫蘆科、茄科、核果類等不同園藝作物的著絲粒演化范式厘清多倍體化、人工馴化過程中著絲粒的動態(tài)演變規(guī)律。本期特邀北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院陳為凱老師帶來《T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化》主題分享深入i講解如何打通結(jié)構(gòu)變異—演化機(jī)制—農(nóng)藝性狀的研究通路突破基因組研究難點(diǎn)解鎖園藝作物進(jìn)化密碼。直播回放T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化【講座主題】T2T基因組解析園藝作物著絲粒演化【內(nèi)容摘要】著絲粒是真核生物染色體上的重要功能位點(diǎn)在細(xì)胞分裂過程中參與動粒的組裝確保染色體的準(zhǔn)確分離。著絲粒的顯著特征是其核小體含有著絲粒特異H3組蛋白變體CENH3參與著絲粒復(fù)合蛋白的募集和穩(wěn)定。盡管著絲粒功能高度保守但是構(gòu)成著絲粒的DNA序列卻進(jìn)化迅速即使在近緣物種中也表現(xiàn)出驚人的多樣性。這一現(xiàn)象被稱為“著絲粒悖論”是演化生物學(xué)領(lǐng)域長期懸而未決的核心謎題。由于著絲粒區(qū)域充斥著高度重復(fù)的序列長期以來受技術(shù)限制難以完整組裝給其結(jié)構(gòu)和功能解析帶來了極大挑戰(zhàn)成為了解開其演化謎題的主要瓶頸。近年來隨著單分子測序技術(shù)的發(fā)展解決了著絲粒的組裝難題越來越多的動植物實(shí)現(xiàn)了端粒到端粒無缺口基因組組裝為揭示著絲粒結(jié)構(gòu)與演化之謎開啟了序幕。本研究團(tuán)隊(duì)以茄科和十字花科等園藝作物為研究對象從“完整基因組解析著絲粒復(fù)雜結(jié)構(gòu)”到“泛基因組揭示著絲粒動態(tài)演化”等兩個(gè)方面開展了系統(tǒng)性研究。通過破譯辣椒、煙草、番茄和白菜等物種的T2T基因組繪制了高分辨率的著絲粒遺傳與表觀遺傳圖譜。進(jìn)一步從群體及物種演化的背景下解析著絲粒的遺傳多樣性及其演化規(guī)律闡明了多個(gè)物種的著絲粒演化模型為理解“著絲粒悖論”提供了關(guān)鍵證據(jù)也為推進(jìn)染色體工程育種奠定了理論基礎(chǔ)?！緦＜液喗椤筷悶閯P北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院副研究員長期從事園藝作物的基因組學(xué)研究同時(shí)開展著絲粒遺傳多樣性及動態(tài)演化研究。研究對象主要圍繞十字花科和茄科等主要園藝作物。先后主持國自然青年科學(xué)基金、山東省自然青年科學(xué)基金和濰坊市鳶都學(xué)者項(xiàng)目。研究成果以第一作者含共同身份在Nature Genetics、Nature Plants、Nature Communications和Genome Biology等期刊發(fā)表論文10余篇。