A188玉米自交系基因組的研究取得突破

　　近日，中國農業科學院作物科學研究所作物基因組選擇育種創新團隊與美國堪薩斯州立大學合作，對玉米重要自交系A188的基因組進行了組裝。該研究在高質量的基因組組裝基礎上，深入解析了玉米愈傷組織的基因表達和DNA甲基化特征，并利用比較基因組方法揭示了基因組結構變異對玉米性狀的重要影響。相關研究成果在線發表在Genome Biology上。

　　據鄭軍研究員介紹，玉米自交系A188具有很強的胚性愈傷組織再生能力，常作為優良的轉基因受體應用于玉米遺傳轉化體系中，但其愈傷形成機理尚不清楚，控制愈傷形成的重要基因未被克隆。組裝高質量A188基因組，將有助于解析玉米愈傷發生機理并克隆愈傷形成基因，進一步提升玉米遺傳轉化效率。

　　本研究對A188玉米自交系進行測序組裝，并通過兩個獨立的短序列全基因組測序數據分析，極大地減少了非核DNA在核染色體基因組中的污染，構建了高質量的A188基因組。通過比較A188與玉米自交系B73參考基因組間的結構變異，發現了多個大片段的拷貝數變化和倒序，其中，ccd1基因拷貝數變異引起的基因表達差異和y1基因的表達差異決定了A188與B73種子顏色和胡蘿卜素含量的差別。研究人員通過對A188自交系愈傷組織和幼苗組織的比較分析，發現了愈傷組織的DNA甲基化水平處于相對高水平；通過對11種組織樣品的分析發現愈傷組織特異表達的基因包括多個防御基因。這些結果提示愈傷組織細胞通過維持較高水平的DNA甲基化和提升防御水平來減緩組織培養給愈傷組織細胞和其基因組所帶來的脅迫壓力。此外，A188與自交系B73以及其他玉米骨干自交系相比，A188在多種農藝性狀方面均存在顯著差異，A188基因組的組裝也將推動其應用于其他農藝性狀的遺傳研究。

　　美國堪薩斯州立大學林桂芳博士、何騁博士和作科所鄭軍研究員為該論文的共同第一作者，美國堪薩斯州立大學劉三震副教授為論文的通訊作者。該研究得到了中國農科院科技創新工程的資助。