學者發表紫苞芭蕉和朝天蕉首個染色體水平基因組

近日，中國科學院華南植物園副研究員黃慧潤、研究員王崢峰團隊在國家自然科學基金項目的資助下，研究結合Oxford Nanopore和Hi-C測序技術成功組裝并發表了紫苞芭蕉和朝天蕉的首個染色體水平基因組。相關成果在線發表于《園藝研究》（Horticulture Research）。

紫苞芭蕉和朝天蕉的花果、基因組信息及PG基因在不同組織中的表達水平。研究團隊供圖

論文第一作者、中國科學院華南植物園植物科學研究中心博士后肖天文表示，芭蕉屬包含70多個物種，廣泛分布于亞洲和大洋洲的熱帶、亞熱帶地區。其中，小果野蕉及其與芭蕉屬其它物種雜交產生的后代構成了當今多種多樣的香蕉栽培品種；而玫瑰紅蕉、阿希蕉、紫苞芭蕉和朝天蕉等則是熱帶地區重要的園藝觀賞植物。

隨著三代測序技術的不斷發展，越來越多的高質量植物基因組得以發表，這大大促進了作物育種和園藝植物的改良。雖然芭蕉屬具有重要的經濟價值，但是目前園藝觀賞植物、香蕉栽培品種及其野生近緣物種的基因組資源仍然十分匱乏，影響了后續生物學性狀解析和基因功能研究。

紫苞芭蕉和朝天蕉的基因組大小分別為427.85 Mb和478.10 Mb，contig N50分別為12.88 Mb和18.18 Mb，BUSCO指數分別為98.08%和98.51%，Illumina讀長比對率分別為95.55%和94.29%，序列均掛載到11條染色體上。紫苞芭蕉和朝天蕉的基因組中，重復序列占比分別為46.70%和50.91%。基因注釋結果顯示，紫苞芭蕉和朝天蕉分別含有39177和31256個蛋白質編碼基因，781和990個tRNA。基因組共線性結果顯示sect. Musa內物種間的共線性良好，但是相比于小果野蕉和朝天蕉，紫苞芭蕉的chr04存在大片段倒置和易位。

該研究對朝天蕉未成熟和成熟開裂的果皮進行了轉錄組測序，隨后的差異表達基因分析和GO富集分析表明成熟果皮中的上調基因主要與細胞壁和細胞外區域的糖類代謝有關。多聚半乳糖醛酸酶基因家族（PG）表達水平分析表明，朝天蕉的MvPG6、MvPG11和MvPG21等多聚半乳糖醛酸酶基因在成熟果皮中表達水平明顯高于其它組織，這些多聚半乳糖醛酸酶基因的高表達可能導致了朝天蕉果皮開裂。此外，研究還鑒定了與紫苞芭蕉和朝天蕉果皮和苞片著色有關的花青素合成通路中的關鍵基因。

相關論文信息：https://doi.org/10.1093/hr/uhae079