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A188玉米自交系基因组的研究取得突破

2021.6.17

　　近日，中国农业科学院作物科学研究所作物基因组选择育种创新团队与美国堪萨斯州立大学合作，对玉米重要自交系A188的基因组进行了组装。该研究在高质量的基因组组装基础上，深入解析了玉米愈伤组织的基因表达和DNA甲基化特征，并利用比较基因组方法揭示了基因组结构变异对玉米性状的重要影响。相关研究成果在线发表在Genome Biology上。

　　据郑军研究员介绍，玉米自交系A188具有很强的胚性愈伤组织再生能力，常作为优良的转基因受体应用于玉米遗传转化体系中，但其愈伤形成机理尚不清楚，控制愈伤形成的重要基因未被克隆。组装高质量A188基因组，将有助于解析玉米愈伤发生机理并克隆愈伤形成基因，进一步提升玉米遗传转化效率。

　　本研究对A188玉米自交系进行测序组装，并通过两个独立的短序列全基因组测序数据分析，极大地减少了非核DNA在核染色体基因组中的污染，构建了高质量的A188基因组。通过比较A188与玉米自交系B73参考基因组间的结构变异，发现了多个大片段的拷贝数变化和倒序，其中，ccd1基因拷贝数变异引起的基因表达差异和y1基因的表达差异决定了A188与B73种子颜色和胡萝卜素含量的差别。研究人员通过对A188自交系愈伤组织和幼苗组织的比较分析，发现了愈伤组织的DNA甲基化水平处于相对高水平；通过对11种组织样品的分析发现愈伤组织特异表达的基因包括多个防御基因。这些结果提示愈伤组织细胞通过维持较高水平的DNA甲基化和提升防御水平来减缓组织培养给愈伤组织细胞和其基因组所带来的胁迫压力。此外，A188与自交系B73以及其他玉米骨干自交系相比，A188在多种农艺性状方面均存在显著差异，A188基因组的组装也将推动其应用于其他农艺性状的遗传研究。