摘要：小麦是全球重要的粮食作物，随着人口增长，对小麦产量提出了更高的要求。野生近缘种蕴藏着丰富的优异基因，是小麦遗传改良的重要资源。然而，由于基因组的复杂性，许多野生近缘种的基因组信息仍然匮乏，限制了其在小麦育种中的应用。

小麦是全球重要的粮食作物，随着人口增长，对小麦产量提出了更高的要求。野生近缘种蕴藏着丰富的优异基因，是小麦遗传改良的重要资源。然而，由于基因组的复杂性，许多野生近缘种的基因组信息仍然匮乏，限制了其在小麦育种中的应用。

诺丁汉大学生物科学学院小麦研究中心的Surbhi Grewal团队在《Scientific Data》杂志发表题为“Chromosome-level haplotype-resolved genome assembly of bread wheat's wild relative Aegilops mutica”的论文，揭示了小麦野生近缘种Aegilops mutica（2n = 2x = 14；T基因组）的染色体级别、单倍型解析的基因组图谱，为小麦育种提供了宝贵的遗传资源。

主要研究结果介绍：

1. 高质量基因组组装

利用PacBio HiFi长读长测序和Omni-C技术，研究团队成功组装了 Ae. mutica 的两个单倍型基因组。单倍型1的基因组大小约为4.65 Gb，contig N50约为4.35 Mb；单倍型2的基因组大小约为4.56 Gb，contig N50约为4.60 Mb（表1）。基因组注释预测了96,723个基因模型和重复序列。

2. 基因组结构特征

通过与 Ae. tauschii 基因组比对，研究人员将98.08%（单倍型1）和99.13%（单倍型2）的序列锚定到7条T基因组染色体上（表2）。基因组中77.01%的序列为重复序列，其中LTR反转录转座子占主要部分（表3）。

3. 基因组质量评估

BUSCO分析显示，单倍型1和单倍型2的完整BUSCOs分别为98%和97.5%（表S8），表明基因组组装具有良好的完整性。Merqury评估显示，基因组合并后的共有序列质量值（QV）为65.14，完整性值为95.99。LTR组装指数（LAI）分别为11.89和11.75，表明该基因组达到参考基因组质量标准（表6）。

4. 基因注释

研究团队对 Ae. mutica 基因组（单倍型1）进行了基因注释，共预测到96,723个基因模型（表4）。其中，38,771个为高可信度蛋白编码基因，40,217个为低可信度基因（表5）。基因密度和重复序列在基因组上的分布如图1b所示。

5. 抗病基因分析

研究发现，1060个基因模型被注释为核苷酸结合富亮氨酸重复序列（NLRs），这些基因在植物免疫系统中发挥重要作用。NLR基因在染色体上的分布呈现聚集性，主要集中在染色体远端（图1c）。

6. 与小麦基因组的比较

利用已发表的染色体特异性KASP标记，研究人员确定了这些标记在 Ae. mutica 基因组上的物理位置和分布（图1e-g）。全基因组比对显示，两个单倍型基因组之间以及与近缘种 Ae. speltoides 之间存在良好的共线性（图3）。

7. 单倍型间变异

两个单倍型基因组之间存在大量的序列和结构变异，包括5,210,462个SNPs，219,851个插入，220,040个缺失，21,446个易位和376个倒位（图4，表S10）。其中，最大的倒位位于Chr1T的着丝粒附近，大小约为111 Mb（166-277 Mb）。

8. Hi-C图谱分析

通过绘制Hi-C图谱，研究人员评估了基因组组装的准确性。结果显示，两个单倍型基因组均呈现出沿对角线的致密深红色模式，表明没有潜在的错误组装（图2）。为了确认没有相位转换，研究人员还构建了单倍型1 + 单倍型2组合基因组的Hi-C接触矩阵（图S1），支持近乎完全定相的基因组。此外，对来自两个单倍型的每个染色体的放大Hi-C接触图（图S2，S3）进一步验证了精确的支架和手动校正。

全文总结与展望：

本研究成功构建了小麦野生近缘种 Ae. mutica 的染色体级别、单倍型解析的基因组图谱，为小麦育种提供了重要的遗传资源。该基因组的高质量和完整性为后续的比较基因组学研究、基因发掘和分子育种奠定了基础。未来，可以利用该基因组资源，进一步研究 Ae. mutica 中的重要农艺性状基因，如抗病性、品质性状等，并通过分子标记辅助选择等手段，将其导入小麦品种中，从而提高小麦的产量和品质。

研究团队与资助：

本研究由诺丁汉大学的Surbhi Grewal*团队完成，第一作者为Surbhi Grewal。该研究得到了英国生物技术和生物科学研究委员会（BBSRC）[grant number BB/P016855/1]的资助。

DOI链接：

来源：新浪财经